水泥水化产物——水化硅酸钙(C-S-H)的研究进展

作     者：刘新 冯攀 沈叙言 王浩川 赵立晓 穆松 冉千平 缪昌文 LIU Xin;FENG Pan;SHEN Xuyan;WANG Haochuan;ZHAO Lixiao;MU Song;RAN Qianping;MIAO Changwen

作者机构：东南大学材料科学与工程学院江苏省土木工程材料重点实验室南京211189 高性能土木工程材料国家重点实验室南京210008 江苏苏博特新材料股份有限公司南京211103 

基　　金：国家自然科学基金(51890904,1706222,51708108,51708483) 高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金(2018CEM001) 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2021年第35卷第9期

页      码：9157-9167页

摘      要：水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基材料的主要水化产物,决定着水泥基材料的强度发展、收缩、徐变和结构的服役寿命,被称为水泥基材料的"基因"。对C-S-H组成、结构和性能的充分认识有助于理解水泥基材料微结构的形成机理,进而对其性能进行自下而上的设计和调控。近年来先进测试和分析技术的发展为C-S-H基本性能的研究提供了新思路。C-S-H的成核生长理论、力学性能提升以及形貌调控等逐渐成为当前研究热点,已取得重要进展。学者们大多采用合成的方法制备体系纯净且具有一定结晶度的C-S-H,并以此研究水泥体系中无定形C-S-H凝胶的基本性能。研究发现,双分解合成C-S-H的成核生长过程中存在球形中间体,其最终转化为箔片状形貌的产物,遵循非经典的成核生长方式。在亚粒子尺度,越来越多的结构信息表明,与尖乃石相比,C-S-H的结构与托贝莫来石更为接近;在粒子尺度上,CM凝胶系列模型被广泛应用于解释C-S-H比表面积等物理参数以及水泥基材料收缩徐变的机理。C-S-H的Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌等微纳结构的广泛研究为建立C-S-H微纳结构与宏观性能之间的联系提供了丰富的数据支撑。对C-S-H进行本征结构调控有望从根本上改善水泥基材料韧性差的力学特征,许多学者试图从孔结构调控、有机和无机复合材料构建以及纳米材料改性等方面提升C-S-H的力学性能,取得了一定突破。本文系统总结了C-S-H的合成方法、成核生长理论、结构模型;主要从Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌四个方面综述了C-S-H的微纳结构;围绕形貌和力学性能介绍了C-S-H的调控和设计方法;分析了目前存在的研究不足并提出了未来的发展方向,以期为全面认识C-S-H以及水泥基材料的性能调控提供借鉴。

主 题 词：水化硅酸钙(C-S-H) 成核生长 模型 微纳结构 力学性能提升 

学科分类：08[工学] 081304[081304] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0813[工学-化工与制药类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11896/cldb.20040204

馆 藏 号：203103404...