SiO2气凝胶对超细水泥基材料性能影响的试验研究

作者：韩风雷^*; 刘艳; 刘涛; 张学富; 吕洋; 扎西尼玛

来源：材料导报, 2023, 37(15): 97-103.

• SiO2气凝胶
• 超细水泥
• 力学性能
• 导热系数
• 碱-硅酸盐反应
• 微观结构

SiO2气凝胶水泥基材料具有优异的隔热、防火、轻质等性能，但较低的力学强度限制了其应用潜力。而超细水泥活性高、水化速度快的特点可促进其抗压、抗折强度的生长，因此为获得兼具强度和隔热特性的气凝胶水泥基材料，试验选用超细水泥胶凝材料，以SiO2气凝胶颗粒等体积替换砂的方法来制备试件。基于室内试验研究了SiO2气凝胶和砂的总体积分数固定为60%的情况下，SiO2气凝胶掺量对超细水泥基材料的流动度、干密度、吸水率、导热系数、力学性能和微观结构的影响。结果表明：随气凝胶掺量从0%增至60%,材料的流动度下降了7.3%～22.3%,干密度逐渐降低而吸水率增加，导热系数急剧减小，饱水状态下的导热系数从2.58 W/(m·K)下降到0.49 W/(m·K),干燥状态下的导热系数从2.55 W/(m·K)下降到0.24 W/(m·K),保温隔热性能显著提升；抗压强度从66.3 MPa降至14.1 MPa,下降了76.0%,抗折强度从12.9 MPa降至3.1 MPa,下降了78.7%。SEM电镜扫描与EDS元素能谱分析表明，气凝胶颗粒与水泥基质之间存在界面间隙，其Ca/Si物质的量比为0.64～1.13,SiO2气凝胶颗粒与超细水泥孔隙溶液发生碱-硅反应生成低钙硅比的C-S-H(水化硅酸钙)凝胶，从而提高了界面过渡区的密实度。

• 单位
  土木工程学院; 重庆交通大学; 西藏天路股份有限公司