Wpływ różnych rodzajów nanokrzemionki na rozwój wytrzymałości kompozytów o matrycy cementowej

This article presents test results of cement paste and binders with admixture of hydrophilic or hydrophobic nanosilica. The aim of the study was to determine the influence of nanosilica type and mixing method on compressive strength, porosity, and bulk density of cement paste, also on hydration heat of cement binders. The binder compounds were mixed in high speed mixer in order to provide the highest possible dispersion of nanoparticles in the binder before adding it to mixing water. Two mixing methods were studied. The admixtures increased the reactivity of cement binders. Both nanosilica types increased early compressive strength by 25% in comparison with control series. The increase in 28-day compressive strength was observed with the admixture of hydrophilic nanosilica. The differences in dynamics of binders rate of hydration and development of cement pastes compressive strength denote different reaction mechanisms of both types of nanosilica. Application of higher rotation speeds does not guarantee satisfactory mixing of the binder components. For compressive strength enhancement of cement paste prolonged mixing time occurred to be more important.Osiągnięcia nanotechnologii znalazły zastosowanie w szeregu gałęzi przemysłu. Wraz z rozwojem instrumentów naukowych stają się one również możliwe do wdrożenia w branży budowalnej, a zastosowanie nanodrobin w formie domieszek do betonu jest przykładem tego typu prób. W tym kontekście duże zainteresowanie wzbudza nanokrzemionka. Jest to materiał składający się z nanodrobin amorficznej krzemionki o dużej powierzchni właściwej i dużej czystości chemicznej. Dzięki intensywnej reakcji pucolanowej oraz zarodkowaniu reakcji hydratacji cementu sprzyja wytworzeniu zwartej struktury matrycy cementowej, co może przełożyć się na bardzo dobre parametry mechaniczne i wydłużoną trwałość kompozytu cementowego. Problemem przy stosowaniu nanodomieszek jest zapewnienie ich jednorodnego rozprowadzenia w mieszance i stwardniałym kompozycie. W celu znalezienia satysfakcjonującego rozwiązania tego problemu badane są różne rodzaje nanokrzemionki oraz różne procedury jej mieszania ze składnikami mieszanki. W artykule przedstawiono wyniki badań zaczynów i spoiw cementowych z domieszką nanokrzemionek hydrofilowej i hydrofobowej. Celem badań była ocena wpływu rodzaju nanokrzemionki oraz sposobu mieszania składników na rozwój wytrzymałości na ściskanie, porowatość kapilarną i gęstość zaczynów oraz rozwój ciepła hydratacji spoiw cementowych. Zawartość domieszek w spoiwach wynosiła 0%, 1% lub 2% masy spoiwa. Składniki spoiw cementowych zostały wymieszane w mieszarce wysokoobrotowej w celu zapewnienia możliwie jednorodnego rozprowadzenia nanodomieszek w spoiwie przed dodaniem spoiwa do wody zarobowej. Wykonano 10 serii spoiw: 5 spoiw wymieszanych I metodą mieszania (wykorzystującą dwie prędkości obrotowe mieszarki) oraz identycznych składów 5 spoiw wymieszanych II metodą mieszania (wykorzystującą jedną niższą prędkość urządzenia, ale z dłuższym etapem mieszania)