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纳米级水泥抗渗剂催生“安全水泥”

2019-10-09 19:19:25来源:励志吧0次阅读

前不久在广州举办的全国商品混凝土“转型与升级”交流大会上,北京肇倩工程技术有限公司与浙江华挺纳米新材料有限公司、河北华挺纳米科技有限公司联合推出一种纳米级高抗渗力、高性能的新型水泥抗渗剂,引起与会者的极大兴趣。这种抗渗混凝土告别了水泥水化的“碱-集料反应”,从而大大提高水泥混凝土的安全性,成为建筑行业所追求的“安全水泥”。

据了解,水泥混凝土的固有缺陷是水化过程中多余的水量渗透外溢,干燥后形成无数连通微孔及缝隙。在体外遇水有水压时又渗透进混凝土内部,一方面会使游离钙水化物CaOH2与水泥硅酸盐矿物继续生成水化硅酸盐凝胶;另一方面水中的氯离子及硫酸根又会与混凝土中的矿物作用生成化学性质不稳定的化合物,或与混凝土中的钢筋等反应形成“碱-集料反应”,削弱或破坏混凝土的强度。而水泥混凝土不耐久的根源是水泥颗粒过粗(<88μm),小于10μm易水化的颗粒不到10%,水泥颗粒吸水量大,而水化阶段耗水量少,多余水分蒸发流失易形成孔隙,固化的多孔结构易渗水,存在继续水化可能而产生“石灰反应”或“碱-集料反应”,造成水泥混凝土短寿。

新型水泥抗渗剂的应用使得这些问题迎刃而解。纳米级二氧化硅游离存在,遇到水泥矿物水化产物CaOH2或AlOH3等碱性水液,比表面积大的活性硅粉迅速中和反应生成硅酸盐凝胶,纳米粒子的微结晶胶体占领微纳米孔隙及微孔固化,避免了水分干燥成孔,变成结构致密、无孔可入的水泥石,因此具有抗渗、抗冻、抗压、耐久等特点,水泥抗渗剂的合理巧妙机理是含羟基的纳米硅粉经表面有机硅改性处理,充分发挥了有机硅与无机硅结合的网状结构作用。

据悉,北京肇倩工程技术有限公司从事纳米材料研究开发工作多年。该公司研究员邢东海的研究团队通过大量调研和实践,研发出流能解聚纳米化技术和设备机组,所生产的纳米二氧化硅产品,达到欧盟委员会关于纳米材料定义的标准,小于100纳米的粉体占50%~90%(欧盟标准为>50%),二氧化硅含量在98%以上,比表面积达580㎡/g,纳米二氧化硅分散度良好。根据纳米二氧化硅的特性,纳米水泥微结晶自密实原理,嘉兴市鼎业新型建筑材料有限公司与浙江华挺纳米新材料有限公司合作,针对混凝土结构多孔的固有缺陷,混凝土普遍存在的抗渗能力和强度偏低、使用寿命短的现状,采用浙江华挺纳米新材料有限公司生产的改性纳米二氧化硅配制水泥混凝土,掺量为水泥用量的1%~3%。经过反复试验,终于验证了纳米二氧化硅在混凝土中的作用机理,并掌握了施工中要注意的问题,取得了很好的效果。经国家建筑材料工业干混砂浆产品质量监督检验测试中心检测,掺加这种水泥抗渗剂的混凝土,抗压强度达到42.3MPa对比基准试件为38.1MPa,抗渗能力高达3.5MPa以上,是未掺水泥抗渗剂混凝土0.8MPa的4倍多。

试验证明,在拌制混凝土时掺加水泥用量2%~3%的纳米级二氧化硅,能彻底解决混凝土的渗漏问题,但这种外掺方法,存在混合均匀性问题,也给搅拌站操作带来不便,更有效的方案是在水泥粉磨站水泥磨前,按水泥用量的2%~3%加入改性的纳米二氧化硅共同粉磨。

据了解,目前,河北华挺纳米科技有限公司正在与北京肇倩工程技术有限公司和无锡鑫唐粉体机械有限公司合作,共同开发这一工艺技术和设备。随着项目的启动,新型高抗渗能力、高强度、高性能、长寿命的“安全水泥”——超细抗渗水泥也将问世。

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