Y.X. Chen, S. Li, B. Mezari, E.J.M. Hensen, R. Yu, K. Schollbach, H.J.H. Brouwers, Q. Yu, Effect of highly dispersed colloidal olivine nano-silica on early age properties of ultra-high performance concrete, Cement and Concrete Composites 131 (2022) 104564. 10.1016/j.cemconcomp.2022.104564

背景介绍

超高性能混凝土（UHPC）具有强度高、耐久性好、自密实等特点，但生产成本高，同时低水胶比（w/b）和高减水剂用量会延迟其水化。因此，在UHPC中应用纳米二氧化硅加速水泥早期水化具有重要意义。然而，新型纳米二氧化硅对UHPC水泥早期水化的研究较少，且纳米二氧化硅易团聚、制备能耗大成本高，还会降低UHPC的和易性，增加减水剂的用量。因此，简化纳米二氧化硅的生产，利用可持续的硅酸盐资源，有效地将纳米二氧化硅应用于水泥和混凝土中，是一大重要的工业需求。利用废酸和地壳中丰富的橄榄石制备的新型纳米二氧化硅具有开发利用价值。纳米二氧化硅可以在低温下（50-90 °C）通过一步工艺从橄榄石中生产出来。结果表明，橄榄石纳米二氧化硅比其他种类的纳米二氧化硅在早期的水泥孔溶液中具有更好的溶解度。

研究出发点

大量研究证实了橄榄石纳米二氧化硅在水泥基材料中的应用前景，但很少有研究橄榄石二氧化硅的硅醇含量和硅种类对UHPC水泥水化的影响。同时，橄榄石纳米二氧化硅在水泥基材料中存在严重的分散问题，增加了高效减水剂的用量，限制了其在UHPC中的应用。因此，寻找一种解团聚、降低氧化硅浆体需水量的方法非常必要，特别是在低水胶比的体系中。

全文速览

武汉大学于清亮课题组开发了一种制备高分散胶体橄榄石纳米二氧化硅（C-OnS）的方法：采用ZrO₂微粒胶体研磨机，以橄榄石为原料制备纳米二氧化硅胶体，并用Tween 60对胶体橄榄石二氧化硅进行表面改性，以提高其稳定性；将制备的C-OnS应用于UHPC中，提高水泥的水化和流动性；并通过热重测试（TG）、²⁹Si和²⁷Al核磁共振（NMR）、氮物理吸附和压汞仪（MIP）对UHPC性能提高机理进行解释。相关论文以“Effect of highly dispersed colloidal olivine nano-silica on early age properties of ultrahigh performance concrete”为题，于2022年发表在Cement and Concrete Composites上。