高温养护条件下硅灰对现代水泥基材料微结构形成过程的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

高温条件是大体积砼和砼制品生产过程中常常遇到的养护情况，与常温相比高温养护会使水泥基材料内部微结构发生显著变化，并导致其物理力学性能及耐久性能下降，但由于现代水泥基材料组分复杂，目前对其高温养护下早期水化机理仍存众多疑惑。本项目研究的目的在于着手解决这些疑惑，将为完善和发展无机胶凝材料的水化动力学理论奠定科学基础。

2. 国内外研究现状分析

从历庆在《纳米sio2的合成及其与硅灰对水泥基材料性能影响的研究》这一论文中综述了纳米二氧化硅的结构、性能及其各种制备方法，阐述了各种制备方法的优缺点。同时总结了纳米二氧化硅在橡胶制品、塑料制品、涂料和建筑材料等领域的应用情况。另外，还综述了当前国内外高性能水泥的种类和性能，以及我国水泥的发展现状，提出了固相制备纳米sio2及其复合水泥的研究方向。经过对复合改性水泥性能的研究，探讨了纳米5102与水泥浆体作用的机理，提出了用固相反应法制备纳米二氧化硅的新思路和纳米诱导水化效应的新概念。

李清海等于2011年2月份在武汉理工大学学报中发表了硅灰对水泥基材料热膨胀性能影响的研究，结果表明:掺入硅灰的水泥石热膨胀率变化趋势与纯水泥石相似,均表现为随着温度的升高先增加后显著降低的规律,而硅灰的加入使水泥石在高温时产生比纯水泥石更大的收缩。借助于tg-dta和xrd测试手段,对掺加硅灰后水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析,得出硅灰的掺入形成了大量c-s-h凝胶,高温作用下凝胶脱水使其体积明显收缩的结论。

大庆石油学院学报里张景富等人在《温度及外加剂对g级油井水泥水化产物的影响》这一研究论文中得出结论：硅砂对产物及硬化浆体结构的改变作用与温度、加入硅砂的质量分数和养护时间有关，在110℃时硅砂参与反应的速度不快,因此在养护时间达7d时才有新生相c5s6h5出现,而当温度超过110℃后,特别是当温度在150～200℃时,硅砂参与反应的速度快,在水化最初的1d内即可获得新生产物。

3. 研究的基本内容与计划

本项目利用自行设计研发的新型高温超声波测量仪和改进的无电极电阻率测量仪，原位、持续地追踪观测现代水泥基材料早期的水化历程全貌；并采用纳米压痕、原子力显微镜、x射线计算机断层扫描、xrd、esem等先进现代微观测试技术，对现代水泥基材料水化产物、微结构演变、孔结构变化过程进行研究，揭示高温养护下矿物掺合料、化学外加剂、水灰比等因素对水化机理的影响规律；基于实验数据，建立与温度、矿物掺合料相关的现代水泥基材料水化动力学模型及微结构形成机理模型；最后，利用数值模拟方法对早期水化进行3d重构，直观展现微结构的演变过程。

第一周到第四周查阅文献、深入了解分析国内外研究现状，制定试验方案。

第五周至第十三周开展相关试验，并对相关试验数据进行分析整理，书写毕业论文。

4. 研究创新点

虽然国内外在硅灰水泥基材料这一块做过不少研究，发表了很多具有参考阅览价值的论文文献，但是经过我近段时间的查阅，在高温条件养护下硅灰对现代水泥基材料的微观结构影响方面的研究并不多，因此在老师的指导下我做了这一实验研究。硅灰材料能够有效的降低粘度，提高屈服值，提高混凝土拌合物的稳定性，这对于现代水泥基材料的研究方向有着进一步的明确。