水化硅酸钙纳米结构研究进展

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1、·754·2010年硅酸盐学报第38卷第4期Vol.38，No.42010年4月JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETYApril，2010综合评述水化硅酸钙纳米结构研究进展姚武，何莉(同济大学，先进土木工程材料教育部重点实验室，上海200092)摘要：介绍了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的几种主要结构模型，重点阐述了纳米尺度的凝胶模型及其发展。在纳米凝胶模型中C-S-H是由最小结构单元近似为直径小于5nm的胶束堆积而成。根据胶束堆积密度的差异，C-S-H分为高密度和低密度2种不同的凝胶相。总结了现代微观测试

2、手段对C-S-H纳米模型的验证结果，分析了当前研究存在的问题并对今后研究提出了建议。关键词：水化硅酸钙凝胶；纳米结构；凝胶模型中图分类号：TU502文献标志码：A文章编号：0454–5648(2010)04–0754–09RESEARCHPROGRESSONNANOSTRUCTUREOFCALCIUMSILICATEHYDRATEYAOWu，HELi(KeyLaboratoryofAdvancedCivilEngineeringMaterials,TongjiUniversity,MinistryofEducation,Shangh

3、ai200092,China)Abstract:Themainstructuremodelsofcalciumsilicatehydrate(C-S-H)gelwasintroduced,withemphasisonthecolloidmodelaswellasitsdevelopmentwhichconstructsatananometerscale.Inthenanostructuralcolloidmodel,theC-S-Hgelispackedbythebasicbuildingglobuleswiththesizeofl

4、essthan5nm.Thesebuildingblocksflocculatetoformlargerunitsandmicrostructures,whicharetwodistinctivegelphrases,namedashighdensityC-S-HandlowdensityC-S-H,respectively.Inaddition,theresearchresultsofmodernmicroscopicexperiments,whichhaveverifiedtheauthorityofcolloidmodel,h

5、avebeensummarized.Finally,somesuggestionsforthefuturestudyinthisaspectarealsomade.Keywords:calciumsilicatehydrategel;nanostructure;colloidmodel微观结构的影响。1水化硅酸钙的结构模型1.2Taylor模型[2]总所周知，水化硅酸钙(calciumsilicatehydrate，Taylor认为，C-S-H具有杂乱无章的层状结C-S-H)结构难以确定，部分源于其成分和结构的复构，其间大多数是类似

6、羟基硅钙石(jennite)的结构，杂性，部分源于其低结晶度。C-S-H结构模型的发其余在结构上类似于1.4nm的tobermorite。在上述4–展历来都建立在假定和间接试验结果的基础之上，两种类型的层状结构中，[SiO4]四面体均会部分丢4–其中较著名的有固溶(Solid-Solution)模型、Taylor模失而使得结构发生改变。[SiO4]四面体链具有三元4–型、R-G(Richardson&Groves)模型和介观结构模型重复结构，[SiO4]四面体按照位置的不同可以分为4–等。上下两排，其中上排的[SiO4]四面体不与C

7、a–O相4–4–1.1固溶模型(Solid-SolutionModel)连，称之为桥[SiO4]四面体。桥[SiO4]四面体缺失[1]4–固溶模型最初由Fujii等提出，该模型将时，便形成2，5，8，…，3n–1个[SiO4]四面体聚C-S-H视作由雪硅钙石(tobermorite)和氢氧化钙(CH)合体的短链化合物。Taylor模型可以解释很多晶体所形成的固溶体，CH位于tobermorite的层状结构化学的观测结果，尤其证实了钙与硅的摩尔比在局中。这一理论使得一些热力学定量计算问题得到了部范围内比值存在强烈波动。在该理论下，C-

8、S-H凝[3–4]解决，但是并未提及类似区域钙与硅的摩尔比对其胶被视为纳米非均质体系。收稿日期：2009–05–31。修改稿收到日期：2009–09–01。Receiveddate:2009–05–31.Approveddate:20