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随着对水泥基材料性能要求的不断提升以及纳米技术的高速发展,利用纳米材料改性水泥基材料已成为研究热点。 本文研究了纳米TiN和纳米勃姆石对基准水泥与粉煤灰水泥性能影响,通过测试比较其力学性能,结合 XRD、SEM、孔结构、差热分析、水化热等测试手段分析其影响机理。通过实验分析,得到以下结论: (1)在基准水泥中纳米TiN的最佳掺量为0.05%,其28d抗压强度提高了17%;在粉煤灰水泥中纳米TiN的最佳掺量为1%,其28d抗压强度提高了21.3%。纳米TiN并未改变水泥水化产物种类,仅仅发挥了晶核效应同时增加水泥水化产物的致密性,极好地增强了硅酸盐水泥的抗压强度,水化热测试显示纳米TiN的掺加能够加速硅酸盐水泥水化速率。 (2)在基准水泥中纳米勃姆石的最佳掺量为 1%,其 28d 抗压强度提高了20.1%;在粉煤灰水泥中纳米勃姆石的最佳掺量为1.5%,其28d抗压强度提高了10.3%。在适当的掺量时,纳米勃姆石能够增大水泥水化产物致密性,并且参与水泥水化增大钙矾石的生成量,增强水泥抗压强度;但在纳米勃姆石掺量过高时,由于水泥水化过快使得大量水化产物之间无序搭接,水化后期易产生孔隙结构降低水泥致密性从而降低水泥强度。由于纳米勃姆石参与了水泥水化进程,起到其它作用的有效含量降低,因而相对于纳米TiN,纳米勃姆石需要较大掺量同时增强效果减弱。 (3)在基准水泥中复掺纳米材料的最佳掺量为0.5%,其28d抗压强度提高了 26.5%;在粉煤灰水泥中复掺纳米材料的最佳掺量为 0.5%,其 28d 抗压强度提高了16.3%。复掺纳米材料增加水泥水化速率,在粉煤灰水泥中尤为明显,原因是纳米材料的微集料效应更为显著。纳米材料的致密性随着复合纳米材料的掺加先增加后减小。掺加对复合纳米材料的掺入在水泥中的主要作用仍是晶核效应。 (4)对比分析发现复掺纳米材料时纳米TiN和纳米勃姆石对硅酸盐水泥基材料的影响机理并未发生改变,但是由于复掺时纳米材料之间的协同效应使其对水泥基材料的整体效果明显增强。