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。
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