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硅溶膠(Colloidal Silica)是無定形二氧化硅納米顆粒在水中分散形成的膠體體系,無毒、無味,是目前少數(shù)可以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的、用途廣泛的納米材料。
用硅溶膠處理土壤,能增大抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性,可用于路基的建設(shè)(如日本專利《公開特許公報.昭 62.290.790》,相關(guān)文獻(xiàn)《復(fù)合相變儲熱瀝青路面材料研制及降溫機(jī)理》、《納米硅溶膠固化黃土的強(qiáng)度特性及其固化機(jī)理》等)。硅溶膠用來處理水泥,可賦予其耐壓、耐高溫、防風(fēng)化、水硬性好等特性,通過與水泥基材料共同使用,可以明顯提高水泥基材料的整體性能,如提高力學(xué)性能、抗壓強(qiáng)度、耐久性等,提高建筑物的強(qiáng)度和使用壽命,同時可以用于水泥基建筑表面的修復(fù)、加固與防護(hù),可以提高建筑的質(zhì)量。相關(guān)應(yīng)用還可拓展到古建筑、遺址的保護(hù)與修復(fù),相關(guān)文獻(xiàn)如《硅溶膠/硅丙復(fù)合土遺址加固劑的合成與應(yīng)用》、《土遺址防風(fēng)化加固材料的研究進(jìn)展》、《土遺址加固與保護(hù)》等。
浙江中州硅業(yè)有限公司從事工業(yè)硅粉(金屬硅粉)、硅微粉、微硅粉的研究和產(chǎn)品的深加工、制造;有二氧化硅(石英粉)、金屬硅塊的生產(chǎn)基地。
硅溶膠的以下性質(zhì),使其具備水泥基材料增強(qiáng)的功能:
(1)硅溶膠具有高度的分散性。由于硅溶膠中是由SiO2納米粒子組成,其粒徑在5-100 nm左右,使得它具有更好的分散性,以液體形式加入到澆注料中能夠更好的分散于粉料之間,提高澆注料的性能。
(2)硅溶膠具有優(yōu)良的反應(yīng)活性,硅溶膠作為結(jié)合劑時,通過溶膠-凝膠反應(yīng)使?jié)沧⒘汐@得強(qiáng)度。與SiO2微粉相比,SiO2納米粒子具有更大比表面積和更高的表面能,可以在較低溫度下提高澆注料中顆粒間的反應(yīng)速率和反應(yīng)程度。
(3)硅溶膠具有良好的粘結(jié)性。由于硅溶膠中SiO2納米粒子的粒徑小且均一,干燥后納米粒子之間形成硅氧烷鍵,產(chǎn)生特殊的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),形成一定的粘結(jié)強(qiáng)度。而且硅溶膠的粘度較小,可以滲透到顆粒孔隙中,使干燥后硅溶膠形成的凝膠結(jié)構(gòu)包裹顆粒,產(chǎn)生較高的粘結(jié)強(qiáng)度。
(4)當(dāng)在硅溶膠中加入某些金屬離子,如Ca2 、Mg2 后,金屬離子打開Si-O-Si(硅氧烷鍵),形成新的化學(xué)鍵Si-O-M(金屬),它具有比硅氧烷鍵更好的特性,如鍵強(qiáng)更強(qiáng),成鍵時間更短。
偶聯(lián)劑是常用的硅溶膠改性劑,其作用機(jī)理為偶聯(lián)劑分子中的一部分基團(tuán)( 鍵) 可與硅溶膠中的二氧化硅粒子表面形成強(qiáng)力的化學(xué)鍵合,并且硅溶膠中的二氧化硅粒子表面通過選擇一種有機(jī)功能基可有效地改善表面性質(zhì)和反應(yīng)活性。常用方法包括后改性法和原位改性法。后改性法被廣泛用于硅溶膠的改性,它是采用兩步法,首先通過傳統(tǒng)方法法制備出硅溶膠,然后將偶聯(lián)劑與硅溶膠中表面硅羥基通過共價鍵鍵合,從而達(dá)到改性的目的。原位改性是相對于后改性法的另外一種改性硅溶膠的方法,相對于后改性法而言,有機(jī)可均勻分散在合成的溶膠中,同時減少了反應(yīng)過程,與后改性法各存在自身優(yōu)勢和缺點,互為補(bǔ)充。
浙江中州硅業(yè)有限公司主要產(chǎn)品有411、421、441、521、532、553硅塊,硅粉,硅粉的規(guī)格有30-100目、40-120目、60-180目、200目、325目、600-1000目等
硅溶膠用于改善水泥基材料性能
水泥基材料是目前應(yīng)用為廣泛的建筑材料,但用水泥基材料建成的建筑物,往往在達(dá)到設(shè)計使用年限之前,就已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的損壞,導(dǎo)致產(chǎn)生巨大的維修、加固、拆除重建費用。為了延長建筑物的使用壽命,不僅要關(guān)注水泥基材料的力學(xué)性能,還要關(guān)注其耐久性,找到可以有效改善水泥基材料性能的方法。
硅酸鹽水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)生成一系列的水化產(chǎn)物,水化產(chǎn)物中大量存在的 Ca(OH)2 是造成水泥基材料耐久性下降的主要原因之一。Ca(OH)2 含量的多少和晶粒的大小對水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性有著重要影響,要提高水泥基材料的性能,應(yīng)從降低或消耗水化產(chǎn)物 Ca(OH)2入手;通過摻加活性摻合料,可以優(yōu)化水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)、細(xì)化 Ca(OH)2 晶粒、減少Ca(OH)2 含量、提高C-S-H 凝膠的含量,從而可以有效的改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性。