纳米SiO₂改性聚合物水泥基复合材料早期微观结构及性能

李刊¹，魏智强^1,2，乔宏霞^1,3，路承功¹，黄尚攀²，杨博¹

1. 兰州理工大学土木工程学院2. 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室3. 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心

摘 要：利用纳米SiO₂（nano SiO₂）早期可促进聚合物水泥基复合材料水化速率、提升其力学性能、改善其界面过渡区（ITZ）性能及优化其孔隙结构等特点,借助XRD、SEM、EDS、显微硬度（MH）及压汞（MIP）等试验,揭示了nano SiO₂对聚合物水泥基复合材料早期性能影响的微观机制。结果表明:当nano SiO₂掺量为2wt%时,聚合物水泥基复合材料的力学性能最优,3 d和7 d龄期抗压强度分别为57.5 MPa和67.3 MPa,较仅仅掺加聚合物的水泥基复合材料分别提高了12.7%和13.9%;nano SiO₂的掺入改变了聚合物水泥基复合材料水化产物数量及微观形貌。对于ITZ性能,nano SiO₂掺入后,聚合物水泥硬化浆体-骨料的ITZ厚度减小,形貌变得更加致密;ITZ的钙硅比因nano SiO₂的加入变小而其显微硬度变大;此外,nano SiO₂加入后可以进一步填充聚合物水泥基复合材料更加细小的孔隙,使其凝胶孔比例变高,最可几孔径变小,大大优化了聚合物水泥基复合材料的孔隙结构。

关键词：纳米SiO₂;聚合物水泥基复合材料;微观结构;界面过渡区;力学性能;