硅溶胶对水泥基材料性能的影响研究

硅溶胶对水泥基材料性能的影响研究

梁苗苗（重庆交通大学，重庆400074）摘要：水泥基材料无疑是当前应用最为广泛的建筑材料，但是根据调查发现建筑物的使用寿命并没有达到所设计的使用年纳米材料的加入可以使水泥基材料的力学性能及耐久性限，因此需要找到可以有效改善水泥基材料性能的方法。大量研究表明，但纳米SiO2易发生团聚现象，而硅溶胶是通过溶胶的方得到改善。纳米SiO2和硅溶胶都属于纳米材料，不能很好的发挥其作用；式引入纳米SiO2，可以大大提高纳米粒子的分散性。本文从硅溶胶的作用机理以及制备方式等方面来研究硅溶胶对水泥基材料性能的影响。性能；反应机理关键词：硅溶胶；水泥基材料；中图分类号院TU528文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤27-0107-021水泥基材料简介国外的很多企业在生产硅溶胶时会选择单质硅一步溶解法但是有数据表明，（单质硅法）水泥基材料是应用最为广泛的建筑材料，，这种方法制备的硅溶胶成品中杂质含量少，SiO2的粘度、结构致用水泥基材料建成的建筑物，往往在达到设计使用年限之前，胶粒粒形、粒径、pH值等均易控制，胶粒外形均匀，加固密，硅溶胶的稳定性较好。更重要的是这种方法在生产过程中就已经出现不同程度的损坏，因此会产生巨大的维修费用、产品浓度也比较高，在浓费用以及拆除重建费用。为了延长建筑物的使用寿命，我们不不会像离子交换法那样产生大量废水，还要关注其耐久性，找到可缩时消耗的能量也就较少。仅要关注水泥基材料的力学性能，以有效改善水泥基材料性能的方法。2.3硅溶胶对性能的影响硅酸盐水泥与水发生水化反应生成一系列的水化产物，而叶青研究了硅溶胶对矿渣混凝土性能[3]的影响，结果表明：并且硅溶胶的加入水化产物中大量存在的Ca(OH)2是造成水泥基材料耐久性下降硅溶胶能够提高水泥硬化浆体的力学性能，的主要原因之一。Ca(OH)2含量的多少和晶粒的大小对水泥基材能有效地降低界面中Ca（OH）2晶体的取向程度，减少界面中减小界面过渡区的厚度。可优Ca（OH）料的力学性能和耐久性有着重要影响[1]。掺加活性掺合料，2晶体的数量并细化其尺寸，结果细化Ca(OH)2晶粒，减少Ca(OH)2含量，李绍纯等人研究了硅溶胶对硅酸盐水泥性能[4]的影响，化水泥基材料的孔结构，因此其最佳掺提高C-S-H凝胶的含量，从而可以有效的改善水泥基材料的力表明:不同种类的硅溶胶对水泥浆体的影响不同，首先要从量也不同。学性能和耐久性[2]。因此要想提高水泥基材料的性能，结果陈元朋等人研究了硅溶胶对水泥砂浆耐久性[5]的影响，如何降低或消耗水化产物Ca(OH)2入手。2硅溶胶表明：硬化水泥砂浆的强度和耐久性与硅溶胶的掺量以及养护2.1硅溶胶的作用机理龄期有关。水泥砂浆的早期强度及耐久性随硅溶胶掺量而逐渐硅灰具有良好的火山灰效应，硅灰的加入可以与水泥水化增强。产生强度较高的C-S-H凝胶。产物发生二次水化，孔德玉等研究了硅溶胶对水泥浆体中Ca（OH）2晶体的影响水泥浆体中的Ca结果表明掺入硅溶胶后，（OH）纳米SiO2以及硅溶胶与硅灰相比较虽然主要成分都是及机理[6]，2晶体纳米材料掺加到水泥基材易沿（0001）SiO2，但是也有所差别。有研究表明，晶面二维长大，且晶格缺陷明显减少。填充水化产物C-S-H凝胶之间的料中，可以促进水泥的水化，Kong等对比研究了硅溶胶与纳米SiO2粉体对水泥浆体新明显提高水泥基拌性能[7]的影响，结合空隙，改善水泥石与骨料的界面微结构，发现与纳米SiO2粉体相比，硅溶胶对水泥浆体材料的力学性能及耐久性。但是纳米粉体材料的比表面积很大，的沉积及流变作用更为显著，能够更快地加速水泥水化进程,并纳米颗粒之间极易发生团聚，一旦发生团聚便很难将其进行分且能够更好地改善水泥基材料的力学性能。纳散。如果只是将纳米粉体材料简单的掺加到水泥基材料中，3存在的问题及解决方案米颗粒将很难发挥其作用。虽然硅溶胶有着优异的性能，被广泛应用于许多行业，但是纳米SiO2由于比表面积大，表面能高，极易发生团聚，使其硅溶胶也存在着一些缺点。不能充分发挥火山灰效应和填充效应。而硅溶胶是纳米SiO2在3.1硅溶胶的稳定性将纳米SiO2通过溶胶的方水中的分散体系，是一种胶体溶液，溶胶的稳定性在其各领域中的应用十分重要，有研究表明硅影响硅溶胶稳定性的因素主要有温度、式引入，可以大大提高纳米粒子的分散性。与纳米SiO2相比，pH值、二氧化硅粒径等，成本低等优势。很难准确的控制其反应过程。因溶胶具有分散性好、也正因如此，在制备硅溶胶时，2.2硅溶胶的制备方法此如何在制备硅溶胶时准确的控制其反应过程，制备出稳定性但是，每种方法都有各自较高的硅溶胶，目前硅溶胶的制备方法有很多种，还是目前为止我们需要研究的一个问题。（离子交的优缺点，本文选择了其中应用较为广泛的两种方法3.2生产技术水平及产品质量换法和单质硅一步溶解法）进行对比。目前，国外生产硅溶胶的技术已经非常先进，但是国内生产目前大多数企业生产硅溶胶时多采用离子交换法，这种方出来的硅溶胶质量参差不齐。与国外硅溶胶行业发展状况相比，法的优点是可以根据不同的工艺组合来合成不同性能的硅溶我国生产的硅溶胶在粒径和胶粒均匀性方面还有待改进。不利于环保。密实，有较（转下页）胶。缺点是这种制备方法会产生大量的废水，商品硅溶胶产品要求胶粒粒径均匀、-108-科学技术创新2019.27

LED路灯在市政道路照明中的应用

张勤浙江杭州310012）（中国市政工程华北设计研究总院浙江分院，摘要：随着我国城市化水平的不断提高，城市照明基础设施发展更加完善，极大地方便了我国城镇居民的日常生活，提高了科学技术发展也取得了长足的进步，使得LED路灯逐渐取代了传统百姓的生活质量。目前，由于我国人民环保意识的迅速提高，发光效率也的白炽灯，成为了市政道路照明的主要设施。对于市政道路照明工作来说，LED路灯相比于白炽路灯更加节能环保，选择使用LED路灯来进行市政道路的照明工作确实是非常明智的选择。更高，并拥有着更长的使用寿命。因此，方案策略关键词：LED路灯；市政道路；照明工作；中图分类号院TM923.34,TU113.6+66文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤27-0108-02目前我国主要依靠燃烧化石能源的火力发电厂来进行发电工作。世界化石能源的总量因人类的不断开发而逐渐减少，火力发电的成本也越来越高。白炽路灯作为功率高，发电效率低的传统电灯，已经不能满足时代发展对于环境保护的需要。因此，研究LED路灯进行市政道路照明工作成为了我们急需进行使用LED路探索的工作。本文将从LED路灯的各种照明方式、灯的优缺点、解决当前应用问题的相关措施三方面来进行探究说明。1LED路灯的各种照明方式1.1城市电路照明城市电路照明是我国当前进行照明工作的主要形式。城市电路照明具有照明效率高、线路布局方便、维修成本低廉等多比如进行城市电路照明线路布种优点，但是也存在着一些问题：并需要局时，需要铺设大量的电缆线路来布置路灯的输电网络，对每个路灯来进行加装供电设施的改造。因此，在线路布局之初，建设的成本非常高，工作量也很大。1.2太阳能路灯照明太阳能路灯照明是一种绿色环保程度非常高的照明模式，可以做到接近零污染，是一种环境友好型的城市照明方式。太阳能路灯主要通过太阳能板来接受平时的太阳光，并通过转换并储存在太阳器设备来将太阳能板所吸收的光能转化为电能，能电池中，在夜晚时通过消耗太阳能电池中所储存的电能来进行供电。这种照明方式还有一个好处就是节约成本。相比于城市电路照明模式在建设之初所需的巨大工作量，太阳能照明路灯网络并不需要通过铺设电缆来进行供电，也不需要安装路灯供电设备，从而减少了建设的工作量。而且，太阳能照明路灯会自主进配置相关感应设备，主要通过感光仪器来感应光线强弱，太（转下页）行灯光的开闭工作，实现了自动化工作。但是，高的浓度、小的粘度和良好的分散性能。国内企业生产出来的与国外企业生产的硅溶胶相比硅溶胶往往达不到这样的水平，技术装备水平落后，还存在着产品质量不稳定，企业规模偏小，应用研究开发与售后技术服务等方面的差距。3.3反应机理随着人们对水泥基材料进入到纳米层次的研究，有许多研究人员对纳米SiO2改善水泥基材料界面结构及相关的增强机理、增强规律开展了探索研究，一般认为在水泥基材料中掺入纳米溶胶更有助于发挥纳米粒子对水泥基材料的增强与改性作用。但是到目前为止，对硅溶胶反应机理的研究还不够深入，不够明确。3.4解决方案其稳定性受pH值、温硅溶胶是一种胶体溶液，溶胶浓度、度、粉体粒径、比表面积、溶胶黏度等因素的影响。可以通过单通过实验来观察这一变量法来改变这些因素中的某一个因素，得出一系列有利于硅溶些因素的改变对硅溶胶稳定性的影响，胶稳定性的数据。需另外，硅溶胶与水泥基材料发生反应的机理不是很成熟，要在现有的理论基础上进行完善与明确。4结论无味、无化学腐蚀的性质。硅溶胶属于无机材料，具有无臭、通过硅溶胶是纳米SiO2在水中的分散体系，是一种胶体溶液，硅溶胶的方式引入纳米SiO2可以大大提高纳米粒子的分散性。可以与硅酸盐水泥的水化产溶胶具有火山灰效应和填充效应，物Ca（OH）消耗掉Ca（OH）2进行反应，2的同时生成强度较大的C-S-H凝胶，提高水泥基材料的力学性能及耐久性。参考文献[1]孔德玉,马韬,陈元朋等.掺硅溶胶对水泥浆体中氢氧化钙晶体生长的影响及机理[J].浙江工业大学学报,2014,42（1）：99-103.[2]施惠生,方泽锋.粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响[允].硅酸盐学报,2004,32(1):95-98.

[3]叶青.硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响[J].硅酸盐学报,2008,4:427-430.

[4]李绍纯,金祖权.SiO2溶胶对硅酸盐水泥性能的影响研究[J].新型建筑材料,2013,6:13-15.

[5]陈元朋,方诚,孔德玉.掺纳米硅溶胶对硬化水泥砂浆强度和耐久性的影响[J].甘肃水利水电技术,2014,50（6）：22-24.

[6]陈科,邓安仲,戎翔等.铝溶胶对水泥基材料性能的影响及机理[J].后勤工程学院学报,2017,33（1）：62-67.[7]KongDe-yu，CorrDJ，HouPeng?kun，etal.Influenceofcolloidalsilicasolonfreshpropertiesofcementpasteascomparedtonano-silicapowderwithagglomeratesinmicron?scale[J].CementandConcreteComposites，2015，63：30-41.

（1994-）在读硕士，水作者简介院梁苗苗，女，河北省衡水市，泥基材料。