水泥防水知识
水泥技术|纳米二氧化硅复合水泥的制备
作者:防水之家  建材之家    2017-03-09  浏览:17
防水之家讯:1.项目背景
经过10多年的研究,国内外许多科研人员在陶瓷、涂料、无机抗菌剂等领域利用纳米材料已经取得了较好的研究成果,为纳米技术在建材行业中的进一步应用奠定了坚实基础。借用纳米技术在建材行业中应用的经验,利用纳米矿粉改善水泥混凝土材料的微观结构,从而提高水泥材料的物理力学性能和耐久性,已成为一个值得探索的课题。2001年,叶青等人最早提出了纳米复合水泥结构材料的概念,探讨了应用纳米技术对水泥材料进行改性的问题,结果表明:纳米SiO2(二氧化硅)的火山灰活性远大于硅灰的火山灰活性,掺入纳米SiO2的水泥浆体流动性变小、凝结时间缩短、早期强度显著提高。陈荣升等人对此作了进一步研究。掺纳米S i O2能更有效、更迅速地吸收界面上富集的Ca(OH)2(氢氧化钙),降低Ca(OH)2的取向程度。这些结果均有利于界面结构的改善和界面物理力学性能的提高。纳米SiO2由于其特殊的结构层次,对许多材料(包括混凝土等)都具有改性作用,因而成为了建筑学界的新宠,被誉为是21世纪的高科技材料。

将少量纳米S i O2掺入混凝土中,即可轻易制备出超高强度和超高耐久性的混凝土。目前,大量的研究结果都证明了纳米Si O2对水泥具有良好的改性作用,但基本都处于实验室研究阶段。传统的化学制备纳米SiO2成本很高,这在一定程度上限制了纳米SiO2在水泥材料中的使用。为此,山东宏艺科技股份有限公司组织相关人员完成了纳米SiO2复合水泥项目,通过微孔热交换技术,在控温条件下焚烧稻壳制得纳米SiO2,不但从根本上解决了纳米SiO2制备成本相对较高的难题,还可以实现焚烧热的综合利用。

综上所述,通过焚烧稻壳制备纳米SiO2来改性水泥,具有其他技术不可比拟的优越性,市场前景广阔。利用该技术可开发出一系列的超高强度和超高耐久性的水泥材料,在满足特殊工程建设需要的同时,还能够为企业带来巨大的经济效益和社会效益。

2.研究内容
纳米SiO2复合水泥项目是在农业废弃物稻壳中制得纳米SiO2,利用其超高的火山灰活性,对水泥材料进行改性,制备纳米复合水泥结构材料。研究内容如下:

(1)纳米结构的生物SiO2的制取。稻壳中含有约20%无定型的SiO2,通过生物矿化方式富集,以纳米颗粒的形态存在。利用微孔热交换技术,在≤600℃的环境下将稻壳进行控温焚烧制得纳米SiO2。稻壳是农业废弃物,价廉易得,具有燃点低、SiO2含量高的优点。同时,稻壳是可再生资源,符合可持续发展的要求。用稻壳进行控温焚烧来制取纳米SiO2,既能节约成本、减少环境污染,也能替代部分能源,实现热源的综合利用。

(2)纳米SiO2在水泥材料中的分散。利用微分散技术,超声振荡分散纳米SiO2颗粒,在高速混样器中进行干混或制成溶胶由拌和水带入样品,使纳米SiO2充分、均匀地分散到水泥浆中或混凝土拌和物中。

(3)界面上富集的Ca(OH )2的吸收。纳米SiO2与3CaO ·SiO2(硅酸三钙)水化生成的Ca (OH)2之间发生二次水化反应。利用纳米SiO2吸收和降低水泥硬化浆体本体中的Ca(OH )2,以提高水泥硬化浆体的强度,特别是早期强度。

3.技术亮点
(1)对稻壳中以生物矿化方式富集的纳米SiO2的含量,进行了大量的调研和准确的测试。
(2)利用微孔热交换技术,在≤600℃的环境下对稻壳进行控制焚烧,进行纳米SiO2的提取。
(3)利用微分散技术,将纳米SiO2颗粒均匀分散在水泥浆中。
(4)纳米SiO2有效吸收水泥硬化浆体大理石界面中所富集的Ca (OH )2,有效细化界面中的Ca (OH)2晶粒。我们进行系统的测试,并得出其作用效果的详尽报告。
(5)纳米SiO2对水泥结构界面的改善起到了积极的促进作用。我们对其改善程度进行了实验研究和详细的测试,得到了有效的实验数据。

4.总体评价
2009年12月22日,受山东省经贸委委托,临沂市经贸委组织有关专家组成鉴定委员会,对山东宏艺科技股份有限公司完成的纳米SiO2复合水泥项目进行了鉴定。会议听取了产品研发人员的汇报,审查了有关资料,考察了生产现场,经认真讨论和质询,形成如下意见:

(1)提供的鉴定材料齐全、完整,数据翔实可信,符合鉴定要求。

(2)纳米SiO2复合水泥项目应用微孔热交换技术和控温焚烧工艺,从农业废弃物稻壳中制取S i O2纳米粉,利用具有自主知识产权的超分散技术使纳米SiO2颗粒均匀分散在水泥矿粉中,制备出纳米SiO2复合水泥。该项目原料选取科学,工艺路线合理,整体技术居国内领先水平。

(3)纳米SiO2复合水泥产品经山东省水泥质量监督检验站检验,各项指标均符合中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥国家标准的要求。

(4)纳米SiO2复合水泥降低了单位水泥产品中熟料的用量,增加了固体废弃物的利用率。同时,借助助磨剂的作用,优化水泥的颗粒特性,降低水泥制备过程中的能源消耗,减少污染物的排放,具有显著的经济效益和社会效益。

(5)经查新,国内尚未见有与本项目研究成果相同的报道,属国内首创。

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