纳米二氧化硅对水硬性石灰胶凝性能的影响

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0552

摘要/Abstract

摘要：

天然水硬性石灰（NHL）是同时具有水硬性及气硬性的无机胶凝材料，主要用作古建筑加固及壁画修复的粘结剂。低等级NHL因其相对较慢的水化或反应速率，存在开裂、耐水性差、Ca（OH）₂浸出等问题。系统地研究了气相纳米SiO₂（粉末状）对水硬性石灰物理性能及微观内部结构的影响。基于天然水硬性石灰和纳米SiO₂的特性，在天然水硬性石灰中加入纳米SiO₂，既可改善NHL的活性，增加胶凝材料的水化硅酸钙含量，又不改变石灰原有颜色。实验研究表明，纳米SiO₂的添入可以使NHL2的等级提升至NHL3.5甚至NHL5。利用XRD、XRF、FT-IR及SEM等表征方法对样品进行微观分析，发现在天然水硬性石灰胶凝材料中生成大量的硅酸钙胶凝材料，使试件结构致密，揭示了天然水硬性石灰材料力学性能提升的原因。

关键词: 纳米SiO₂, 水硬性石灰, 微观表征, 力学性能

Abstract:

Natural hydraulic lime（NHL） is an inorganic adhesive material with both hydraulic and pneumatic，which is mainly used as binder for ancient building reinforcement and mural restoration.Low-grade NHL has problems such as cracking，poor water resistance，and Ca（OH）₂leaching because of its relatively slow hydration or reaction rate.The effect of the gas phase nano SiO₂（powder） on the physical properties and microscopic internal structure of the hydraulic lime was studied.Based on the characteristics of natural hydrated lime and nano SiO₂，adding nano SiO₂ to natural hydrated lime could improve the activity of NHL to increase the content of hydrated calcium silicate in gel materials without changing the original color of lime.The experimental studies showed that the addition of nano SiO₂ could increase the grade of NHL2 to NHL3.5 or even NHL5.Microanalysis of samples was conducted by using XRD，XRF，FT-IR，and SEM in the overall reaction.It was found that a large amount of calcium silicate gel material was generated in the natural hydraulic lime gel materials，which made the specimen structure compact，revealing the reason for the improvement of mechanical properties of natural hydraulic lime materials.

Key words: nano SiO₂, hydraulic lime, microscopic characterization, mechanical properties

中图分类号:

TQ127.2

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图/表 13

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参考文献 16

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编号	w（NHL）/%	w（NS）/%
NS0	100	0
NS1	97	3
NS2	94	6
NS3	91	9

样品	养护龄期/d	w（CaO）/%	w（SiO₂）/%	n（Ca）/n（Si）
NHL2	0	76.0	9.57	8.51
NS0	7	73.0	12.6	6.21
NS0	28	70.8	13.1	5.79
NS1	7	68.7	17.3	4.25
NS1	28	66.7	17.8	4.01
NS3	7	62.2	25.3	2.63
NS3	28	54.9	32.4	1.82

衍射峰值/cm^-1	键型	成分
3 644	—OH	Ca（OH）₂
1 429、874、712	C—O	CaCO₃
516	Si—O	C₂S
968	Si—O—Si	C-S-H

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