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            課題組在《Journal of the American Ceramic Society》發表論文: 納米硅對C3A/C3S水化的物理化學影響
            來源:   發表日期:2020-09-12


            近日,課題組侯鵬坤副教授在行業頂級期刊《Journal of the American Ceramic Society》發表全文(P. Hou, X. Wang, X. Cheng et al., Physicochemical effects of nanosilica on C3A/C3S hydration, J Am Ceram Soc. 2020;00:1–14.),揭示納米硅對C3A/C3S水化的物理化學影響。

            先進水泥基材料的優勢在于其可調節的水化、硬化過程,以滿足不同的社會及環境需要。納米硅作為硅基輔助性膠凝材料,其加入將促進水泥水化,提高水泥基材料宏觀性能。目前關于納米硅對水泥水化研究多集中于其對主要礦相硅酸三鈣(C3S)水化影響。然而,有關納米硅對其他水泥礦物水化研究卻較為匱乏。本研究報道了納米硅對鋁酸三鈣(C3A)水化的影響,提出了納米硅調控水泥水化的新機制。研究發現:

            (1) 納米硅的加入將降低C3A-石膏體系水化放熱速率,延緩石膏的消耗及鈣礬石的生成。并且,通過定量XRD和水化熱結果發現,該阻礙現象不僅發生于C3A-石膏體系,同時也發生于C3S-C3A-石膏模擬水泥體系。

            (2) 通過Zeta電位實驗結果可見,吸附大量正離子的C3A顆粒表面電荷將隨石膏的加入而降低,并且C3A-石膏體系電荷將隨著納米硅的加入進一步下降。該現象表明,負電荷的納米硅顆粒將通過靜電橋接效應吸附于正電荷的C3A顆粒表面,壓縮擴散層,降低ζ電勢。同時,吸附于C3A表面的納米硅顆粒將占據C3A的溶解位點及鈣礬石成核位點,進而阻礙C3A體系水化。

            納米硅影響C3A水化的作用機理示意圖

            該研究揭示了納米硅對C3A水化的抑制作用,強調了靜電效應在水化過程中發揮的重要作用,并為未來進一步調控納米硅在水泥基材料中的應用提供了新思路。

            本研究獲得國家自然科學基金51672107,國家重點研發計劃2016YFE0206100,濟南市“一事一議人才計劃”等項目支持。程新教授是文章通訊作者。


            原文鏈接https://doi.org/10.1111/jace.17364






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