论文题目：纳米材料对水泥水化影响机理的研究
摘要：目前,关于纳米材料在水泥水化的研究有很多,大都集中在纳米材料对水泥基材料微宏观性能的影响方面,而关于纳米材料对水泥基材料的深层次影响机理的研究中,其成核作用机理尚存在争议。本文将对纳米材料对水泥水化的影响进行系统地研究,深入地讨论了其作用机理。本文选用6种纳米材料,分别为多壁碳纳米管（CNT）,氧化石墨烯（GO）,石墨烯（G）,纳米SiO2,纳米CaCO3和纳米MgCO3。首先,运用扫描电子显微镜、激光粒度仪和傅立叶红外分析等研究了纳米材料的基本性质。其次,配制了水泥浆孔隙溶液的模拟溶液,运用Zeta电位研究纳米材料对模拟溶液中相关离子的吸附性能。再次,采用SEM研究了不同纳米材料对水化产物形貌、含量和结构的影响。然后,基于纳米材料水泥浆体体系的水化热,通过Krstulovic-Dabic模型模拟其水化动力学。最后,基于上述研究结果,分析不同纳米材料对水泥水化的影响,揭示其作用机理。研究结果表明:（1）纳米材料对Ca2+离子的吸附能力强于水泥颗粒。CNT、GO和G颗粒对Ca2+离子的吸附能力弱于对SO42-离子的吸附。而纳米SiO2、纳米CaCO3和纳米MgCO3颗粒对Ca2+离子的吸附能力强于对SO42-离子的吸附。（2）纳米材料对Ca2+离子的强吸附促进了水化产物的生成。含有CNT、GO和G碳基纳米材料水泥浆体的C-S-H颗粒细小且形状规整。而含有纳米SiO2、纳米CaCO3和纳米MgCO3无机纳米材料水泥浆体的C-S-H颗粒粗大且形状不规则。（3）纳米材料的掺入可以促进CH的形成。纳米材料的掺入增加了水化产物的聚合程度和平均链长。CNT、GO和G对C-S-H和CH的结构有调控作用。（4）水化反应中纳米材料的掺入增加了放热峰强度和总放热量,缩短诱导期和放热峰值长度。（5）采用Krstulovic-Dabic模型模拟纳米材料水泥浆体的水化动力学,表明其水化进程符合NG-I-D过程。在NG阶段,纳米材料能加快水化进程,使得动力学参数反应级数n减少,反应速率常数K1’增加。在I阶段,由于水化产物继续增加,Ca2+离子迁移愈发困难导致K2’减小,水化速率减缓。在D阶段,K3’迅速下降。
关键词：纳米材料;Zeta电位;水泥基材料;离子吸附;水化硅酸钙;水化热;水化动力学
学科专业：结构工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 文献综述
1.2.1 水泥水化
1.2.2 纳米改性水泥基材料
1.3 目前研究存在的主要问题
1.4 研究内容和目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究目标
1.5 技术路线
第二章 纳米材料的基本性质
2.1 实验材料和方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验方法
2.2 结果
2.2.1 SEM
2.2.2 粒度分析
2.2.3 FTIR
2.3 本章小结
第三章 纳米材料与水泥浆体孔隙溶液离子之间的相互作用
3.1 实验原理及方法
3.1.1 实验原理
3.1.2 模拟溶液的制备
3.1.3 实验方法
3.2 结果
3.2.1 PH值的影响
3.2.2 Ca~(2+)的影响
3.2.3 SO_4~(2-)的影响
3.3 讨论
3.4 本章小结
第四章 纳米材料对水泥水化产物的影响
4.1 实验材料及方法
4.1.1 实验材料和配合比
4.1.2 实验方法
4.2 水泥颗粒表面的形貌特征
4.2.1 水化15 min
4.2.2 水化1h
4.2.3 水化4h
4.2.4 水化7h
4.3 水化产物的物相分析
4.3.1 TGA分析
4.3.2 XRD分析
4.3.3 NMR分析
4.3.4 FTIR分析
4.4 讨论
4.5 本章小结
第五章 纳米材料对水泥水化动力学的影响
5.1 实验方法
5.2 结果
5.2.1 水化放热曲线
5.2.2 诱导期长度
5.2.3 放热峰
5.2.4 Knudsen外推方程
5.2.5 Krstulovic-Dabic模型
5.3 讨论
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢