纳米氧化镁改性黏土强度特性试验

纳米MgO-石灰固化黄土路基的力学性能研究
凤翔;贾亮;郭健;简刚
【期刊名称】《甘肃科学学报》
【年(卷),期】2024(36)2
【摘要】纳米MgO具有不同于传统固化剂的独特性质,在土体固化方面受到了广
泛关注。

以纳米MgO和石灰综合固化的黄土为研究对象,通过无侧限抗压强度试验、回弹模量试验、承载比试验,对不同固化剂掺量和养护龄期的固化黄土试样的
力学性能进行了研究。

结果表明:石灰质量分数为3%、纳米MgO质量分数为
0.3%~0.6%的固化黄土可兼顾经济、环保及工程性能等多重要素;随着养护龄期的增长,无侧限抗压强度、回弹模量及承载比均逐渐增大,养护前期(14~60 d)固化黄
土力学性能指标的增长速度快于养护后期(90~180 d)。

通过对试验数据的回归拟合,建立了无侧限抗压强度、回弹模量和承载比的力学指标预测模型以及它们之间
的关系,为纳米MgO和石灰综合固化黄土路基工程的设计和质量评估提供了参考。

【总页数】7页(P83-89)
【作者】凤翔;贾亮;郭健;简刚
【作者单位】兰州理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.纳米土壤固化剂重构黄土力学性能的试验研究
2.纳米二氧化硅石灰固化黄土的物理力学性能及微观性质
3.活性MgO-粉煤灰固化黄土剪切特性试验研究
4.石灰-粉煤灰固化黄土配合比设计及力学性能评估
5.纳米氧化镁石灰综合稳定黄土力学性能研究
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不同掺量水泥改性路基土无侧限特性试验研究*钱 彪1，俞文杰2，方 睿1，刘 磊2，姚 扬21.同创工程设计有限公司，浙江 绍兴 3120002.绍兴文理学院土木工程学院，浙江 绍兴 312000摘　要：为研究在路基土中加入水泥后其应力-应变曲线的变化，对不同掺量的水泥土进行了无侧限抗压强度试验。

试验考虑了3个不同的水泥掺量，分别为10%、20%和30%。

实验结果表明，将不同掺量的水泥加入路基土中，其应力-应变曲线均呈软化型；水泥土的无侧限抗压强度与水泥掺量呈线性增长的关系；水泥掺量为20%时，其抗压强度增幅效果最佳。

根据试验数据，并考虑其经济性，认为上述三种水泥掺量的最佳掺量为20%。

关键词：路基土；水泥掺量；水泥土；无侧限抗压强度中图分类号：TU41 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2021）02-0012-031 研究背景沿海城市经济的迅速发展使得其周边工程建设项目层出不穷，这就导致地表可使用面积越来越少，不再能满足城市发展需求。

填海造地是增加土地面积的方法之一，但沿海土壤大多属于软土，其一般具有高含水率、高孔隙比、高灵敏度、可压缩性能较强、承载能力强度低的特性，在建设过程中这些特性会带来许多的工程问题。

常见的问题有桩基沉降位移大、基坑边坡不稳定以及施工后建筑物的稳定性等。

为了满足工程建设的需求，施工人员往往会在工程建设施工之前对软土地基进行相应的处理，并且采取相应的加固措施[1-4]。

近几年来，国内外大量学者对滨海软土的特性进行了研究，并根据软土的应力-应变曲线关系，提出了相应的本构模型[5-6]。

王伟等[7]对在不同冻融循环作用下的滨海软土进行三轴试验研究，发现其应力-应变曲线受冻融循环次数影响，且随冻融循环次数的增加，其应力-应变曲线由软化型向硬化型转变。

曾玲玲等[8]同样对滨海软土进行了三轴试验，根据试验数据，发现当固结状态不变时，其有效应力路径有且只有一条。

同时，众多学者发现在土壤中加入适量的纤维材料和纳米材料，可以提高其力学性能[9-12]。

（研究与开发）2020年12月陶瓷Ceramics• 39 •纳米碳酸钙改良水泥土动弹性模量试验研究严 格庄心善 陈青生（湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068）摘 要 笔者以水泥土为研究对象，采用纳米碳酸钙对其进行改良，利用（G ）S 真动三轴仪对纳米水泥土土体进行动荷载试验，研究不同纳米碳酸钙掺量对土体动弹性模量的影响规律。

试验结果表明，在相同条件下，动弹性模量随着纳米碳酸钙掺量的增大而先增大后减小，说明在本试验中纳米碳酸钙改良水泥土存在一个最佳掺量；动弹性模量随着动应变的增 大先迅速减小后趋于平缓，是在动荷载中试样的颗粒会发生摩擦，释放应变能前期较大后期较小。

试验结果表明，当纳米 碳酸钙掺量为0.25%时，有利于水泥土承受更大的动应力，对本试验中的水泥土试样改良效果最好。

关键词 水泥土 纳米碳酸钙 动三轴试验 动弹性模量中图分类号:TQ174 文献标识码：A 文章编号:1002 — 2872（2020） 12 — 0039 — 03水泥土是将水泥浆液同土体拌合所形成固结体的 统称，由于其可就地取材，施工方便，价格低廉，被广泛 应用于地基处理、农田水利、修建堤坝、道路等工程中。

但众多工程实践表明：水泥土存在强度提高有限、后期 变形较大，以及受动荷载作用影响较大而影响工期和力学性能劣化等缺陷，其工程性能已难以满足日益增 长的工程需求。

纳米技术是在20世纪末逐渐发展起 来的前沿交叉性的新兴学科。

如今，该技术已经渗透到诸多领域，建筑材料领域就是其中之一。

纳米颗粒因其尺度在纳米范围，从而具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，具有传统材料 所不具备的一些新特性。

近年来，通过采用纳米矿粉 改良水泥土工程性能的研究已经成为水泥土研究领域的热点。

王文军等［6］探讨了纳米硅粉在水泥硬化过程 中的作用以及纳米硅粉与土之间的作用，研究发现：纳 米硅粉能够充分发挥自身的优越性，通过火山灰反应 细化和消耗水泥水化产生的Ca （OH ）晶体，促进水泥水化速度和水化程度，填充水泥石中的微小孔隙，改*基金项目：国家自然科学基金资助（项目编号：51978248）_作者简介：严格（1996 — ）,硕士 ；主要从事环境岩土工程研究工作。

一、实验目的1. 了解纳米粘土的制备方法；2. 掌握纳米粘土的表征方法；3. 研究纳米粘土的物理和化学性能；4. 分析纳米粘土在不同领域的应用。

二、实验原理纳米粘土是一种具有层状结构的粘土矿物，其层间距较小，具有较大的比表面积和特殊的化学性质。

通过特定的处理方法，可以将纳米粘土制备成纳米粘土复合材料，应用于各个领域。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：天然粘土、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、苯等；2. 实验仪器：分析天平、高温炉、超声波清洗器、搅拌器、滴定仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜等。

四、实验方法1. 纳米粘土的制备（1）天然粘土的预处理：将天然粘土样品研磨、过筛，得到一定粒度的粘土粉体。

（2）粘土的酸处理：将粘土粉体与盐酸按一定比例混合，搅拌，调节pH值至中性，然后过滤、洗涤、干燥。

（3）粘土的碱处理：将酸处理后的粘土与氢氧化钠按一定比例混合，搅拌，调节pH值至中性，然后过滤、洗涤、干燥。

（4）粘土的分散：将干燥后的粘土粉体加入无水乙醇，超声波处理，制备纳米粘土悬浮液。

2. 纳米粘土的表征（1）红外光谱分析：采用红外光谱仪对纳米粘土进行表征，分析其官能团和结构。

（2）X射线衍射分析：采用X射线衍射仪对纳米粘土进行表征，分析其晶粒结构和层间距。

（3）扫描电镜分析：采用扫描电镜对纳米粘土进行表征，观察其表面形貌和微观结构。

3. 纳米粘土的性能研究（1）纳米粘土的力学性能：通过拉伸试验，研究纳米粘土的断裂伸长率、抗拉强度等力学性能。

（2）纳米粘土的化学性能：通过滴定法，研究纳米粘土的酸碱滴定值，分析其酸碱性质。

（3）纳米粘土的应用研究：将纳米粘土应用于复合材料、涂料、粘合剂等领域，研究其性能和效果。

五、实验结果与分析1. 纳米粘土的表征（1）红外光谱分析：纳米粘土在红外光谱中出现了明显的特征峰，表明其结构中含有Si-O、Al-O等官能团。

（2）X射线衍射分析：纳米粘土的X射线衍射图谱显示出明显的特征峰，表明其晶粒结构良好，层间距适中。

纳米材料改性混凝土力学性能研究一、研究背景混凝土作为建筑材料之一，具有高强度、耐久性好等优点，但其抗拉强度、抗裂性能、耐久性等方面还存在一定的不足，为了提高混凝土的力学性能，近年来研究者们开始在混凝土中添加纳米材料来改善其性能。

纳米材料作为一种新型材料，具有很高的比表面积和体积比等优点，可以通过调节纳米材料在混凝土中的含量和形态，来改变混凝土的力学性能，从而达到提高混凝土性能的目的。

二、纳米材料在混凝土中的应用1. 纳米氧化硅纳米氧化硅是一种常用的纳米材料，其添加可以提高混凝土的力学性能。

在混凝土中添加适量的纳米氧化硅可以提高混凝土的抗压强度、抗裂性能和耐久性。

同时，纳米氧化硅还可以填充混凝土中的微孔和裂缝，从而提高混凝土的密实性和耐久性。

2. 纳米碳管纳米碳管是一种具有很高强度和韧性的纳米材料，其添加可以提高混凝土的力学性能。

在混凝土中添加适量的纳米碳管可以提高混凝土的抗压强度、抗裂性能和耐久性。

同时，纳米碳管还可以填充混凝土中的微孔和裂缝，从而提高混凝土的密实性和耐久性。

3. 纳米氧化铝纳米氧化铝是一种常用的纳米材料，其添加可以提高混凝土的力学性能。

在混凝土中添加适量的纳米氧化铝可以提高混凝土的抗压强度、抗裂性能和耐久性。

同时，纳米氧化铝还可以填充混凝土中的微孔和裂缝，从而提高混凝土的密实性和耐久性。

三、纳米材料改性混凝土的力学性能研究1. 抗压强度研究表明，在混凝土中添加适量的纳米材料可以显著提高混凝土的抗压强度。

例如，添加适量的纳米氧化硅可以提高混凝土的抗压强度约20%左右，添加适量的纳米碳管可以提高混凝土的抗压强度约15%左右，添加适量的纳米氧化铝可以提高混凝土的抗压强度约25%左右。

2. 抗裂性能研究表明，在混凝土中添加适量的纳米材料可以显著提高混凝土的抗裂性能。

例如，添加适量的纳米氧化硅可以提高混凝土的抗裂性能约25%左右，添加适量的纳米碳管可以提高混凝土的抗裂性能约20%左右，添加适量的纳米氧化铝可以提高混凝土的抗裂性能约30%左右。

黏土的表面改性及聚乙烯纳米复合材料的研究的开题报告一、研究背景黏土属于一种天然矿物材料，具有广泛的应用价值。

黏土的重要特性包括比表面积大、吸附性强、机械性能优良等，能够应用于防滑、防腐蚀、饮用水处理等领域。

但是黏土的应用受限于其表面性质和分散性，因此需要对黏土进行表面改性。

聚合物基纳米复合材料是一种新型的高性能材料，具有优异的力学性能、热稳定性和介电性能，且在化学、医药、智能材料等领域有广泛应用。

在黏土表面改性的基础上，通过制备黏土/聚合物复合材料，可以改善黏土的机械性能和分散性，提高聚合物基材料的性能。

二、研究目的本研究旨在通过对黏土的表面改性，制备黏土/聚合物基纳米复合材料，并对其性能进行研究，以探究黏土在材料科学领域的应用价值。

三、研究内容1. 黏土表面改性技术的研究：探究黏土表面改性技术的原理及实现方法，分析不同表面改性剂的特点，探究其在黏土表面改性中的应用。

2. 制备黏土/聚合物基纳米复合材料：选取合适的聚合物基材料，通过黏土表面改性技术，制备黏土/聚合物基纳米复合材料，并对复合材料进行表征。

3. 研究复合材料的性能：对制备的复合材料进行机械性能、热稳定性、介电性能等方面的测试，分析黏土表面改性及纳米复合对复合材料性能的影响。

四、研究意义1. 探究黏土表面改性技术的应用：通过对黏土表面改性技术的研究，可以为工业生产中黏土应用提供一种新的技术思路。

2. 制备高性能黏土/聚合物基纳米复合材料：通过黏土表面改性技术，制备黏土/聚合物基纳米复合材料，可提高材料的强度、热稳定性和介电性能等性能，具有广阔的应用前景。

3. 对涂料、油漆等领域具有重要意义：黏土在涂料、油漆等领域的应用已经成为一个研究热点，制备高性能的黏土/聚合物基纳米复合材料，将推动这些领域的发展和应用。

五、研究方法本研究主要采用实验方法进行研究，具体包括黏土表面改性方法的探究、黏土/聚合物基纳米复合材料的制备及表征、复合材料性能的测试等。

纳米氧化镁的表面改性研究王桂萍;徐哲【摘要】The surface of nano magnesium oxide was modified with stearic acid,sodium stearate,sodium dodecyl sulfate,sodium dodecyl benzene sulfonate as modifier,and the modification effects of parameters such as different modifier types,temperature were evaluated by activation index and dispersivity,and the nano magnesium oxide samples were characterised by FTIR before and after modification.The results showed that modification effects of stearic acid and sodium stearate are significant,stearic acid has the best and sodium dodecyl benzene sulfonate has the worst modification effect of all these four.The modified nano magnesium oxide surface changed to hydrophobic from hydrophilic.The optimal operation condition is as follow:at 75℃,re action time50min,dosage of modifier stearic acid 5.2%.The activation index of modified nano magnesium oxide is 95.8%,dispersivity is 89.1%.There are chemical bonds formed between stearic acid and magnesium oxide.%采用硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠4种物质做为表面改性剂对纳米氧化镁进行表面改性,考察了改性剂种类、温度等参数对纳米氧化镁改性效果的影响.应用活化指数、分散性评价改性效果,应用FTIR对改性前后纳米氧化镁进行了表征.结果表明:硬脂酸、硬脂酸钠对纳米氧化镁改性效果显著,硬脂酸改性效果最好,十二烷基苯磺酸钠改性效果最差.改性后的纳米氧化镁表面由亲水性变为疏水性.改性的最优工艺条件为:温度75℃,改性时间50min,硬酯酸用量5.2%,此条件下制得的改性纳米氧化镁的活化指数95.8%,分散性为89.1%.硬脂酸与纳米氧化镁的表面形成了化学键.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】5页(P49-53)【关键词】纳米氧化镁;表面改性;硬脂酸;活化指数【作者】王桂萍;徐哲【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】O614.22;TB321纳米氧化镁由于其颗粒细微化而具有不同于本体材料的热、光、电、力学和化学等特殊功能，是重要的新材料，在催化、陶瓷、无机抗菌剂、阻燃材料等方面具有重要应用价值，前景非常广阔[1-8]。

硬脂酸湿法改性纳米氢氧化镁的研究摘要：为了克服纳米氢氧化镁与非极性的高分子材料相容性差的缺陷，本文选用硬脂酸酸对纳米氢氧化镁进行湿法改性。

通过改性后的产品活化指数的测定，确定较好的改性条件（湿法改性的时间及改性剂用量）；通过性能测试（沉降体积、黏度、比表面积等），测定改性效果。

关键词：湿法改性纳米氢氧化镁是目前发展较快的一种阻燃剂，具有无毒、无烟、无腐蚀性、分解温度高（340℃～490℃）、高效基材成碳作用、价格便宜等优点，通常作为填充性阻燃剂用于塑料等高分子材料[1]。

随着高分子材料中氢氧化镁含量的增加，其加工性能和机械性能也急剧下降，以致于不能用于阻燃。

因此如何克服这些缺陷成为纳米氢氧化镁阻燃剂研制和应用的一个关键问题。

目前主要通过湿法改性来改善氢氧化镁的表面性能，提高其与高分子材料的相容性。

本文选择价格低廉的硬脂酸作为湿法改性剂，通过改性后的产品活化指数的测定，确定较好的改性条件（湿法改性的时间及改性剂用量）；通过性能测试（沉降体积、黏度、比表面积等）评价改性效果。

一、实验方法1.试剂与仪器纳米氢氧化镁由山东鲁华化工有限公司生产。

硬脂酸、液体石蜡、DOP（邻苯二甲酸二异辛酯）、甲苯、乙醇均为分析纯试剂，由国药集团化学试剂有限公司生产。

旋转黏度计，NDJ21型，上海同济大学机电厂；比表面积测定仪，Model ST-2000型，北京市北分仪器技术公司；红外光谱仪，TENSOR27型，德国BRUKER公司。

2.湿法改性方法将10g纳米氢氧化镁、90mL去离子水依次加入三口烧瓶（100mL），搅拌、加热。

当浆料加热到一定温度时，加入改性剂（改性剂质量以纳米氢氧化镁质量为基准），保温反应30min。

浆料过滤，滤饼用去离子水洗涤（25mL*4），干燥得产品。

3.湿法改性产品性能测试活化指数检测步骤如下：改性后产品加入到盛有蒸馏水的烧杯中，搅拌，静置1h。

将沉降于烧杯底部的样品过滤，干燥。

用加入产品的质量减去沉降于烧杯底部的样品质量，即可得到漂浮部分的质量。

纳米MgO改性涂料的制备及其抗菌性能研究
郑典模;张浦;肖文清;陈国伟
【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2007(029)004
【摘要】以Na2CO3与MgCl2为原料,采用共沉淀法,在反应温度30 ℃,反应体系pH值10,550 ℃煅烧碱式碳酸镁条件下,制备纳米MgO,制得的纳米MgO平均粒径约12 nm.实验并制备了纳米MgO改性涂料,采用抑菌环法对纳米MgO、TiO2改性涂料的抑菌性能进行了对比评价.实验表明:纳米MgO改性涂料抗菌性能显著,优于纳米TiO2改性涂料的抗菌性能.在有、无光照条件下,纳米氧化镁含量1%的涂料都具有优良的抗菌性能.
【总页数】4页(P315-317,322)
【作者】郑典模;张浦;肖文清;陈国伟
【作者单位】南昌大学,化学工程系,江西,南昌,330031;南昌大学,化学工程系,江西,南昌,330031;南昌大学,化学工程系,江西,南昌,330031;南昌大学,化学工程系,江西,南昌,330031
【正文语种】中文
【中图分类】TQ132.2
【相关文献】
1.纳米TiO2改性丙烯酸酯涂料制备及其自清洁和抗菌性能研究 [J], 吴君莲
2.纳米水性丙烯酸抗菌涂料的制备与性能研究 [J], 杨新革
3.新型长效纳米银抗菌粉末涂料的制备及性能研究 [J], 崔吉星; 张海萍; 张辉; 邵媛媛; 祝京旭
4.新型长效纳米银抗菌粉末涂料的制备及性能研究 [J], 崔吉星; 张海萍; 张辉; 邵媛媛; 祝京旭
5.季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备及抗菌性能研究 [J], 李娜; 权贵鹏; 敖玉辉; 肖凌寒
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混凝土中添加纳米氧化镁的效果研究一、研究背景混凝土是一种广泛使用的建筑材料，它的性能直接影响着建筑物的质量和使用寿命。

常规混凝土具有一定的强度和耐久性，但在特定环境下，如高温、潮湿、酸碱等条件下，容易出现开裂、腐蚀等问题，影响其使用寿命和安全性。

因此，研究如何提高混凝土的性能，延长其使用寿命，成为了当前研究的热点和难点之一。

纳米材料具有较高的比表面积和特殊的物理、化学性质，可以显著改善材料的力学性能、耐久性和其他特殊性能。

纳米氧化镁作为一种常见的纳米材料，具有优异的耐高温、抗腐蚀、防火等性能，在混凝土中添加纳米氧化镁，可以有效地改善混凝土的性能，提高其力学强度和耐久性。

二、添加纳米氧化镁的混凝土性能研究1.力学性能混凝土的力学性能是评价其使用价值的重要指标之一。

添加纳米氧化镁可以显著提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和弯曲强度。

研究表明，添加适量的纳米氧化镁可以增加混凝土的致密性和硬度，提高其力学性能。

2.耐久性能混凝土的耐久性是评价其使用寿命的重要指标之一。

添加纳米氧化镁可以显著提高混凝土的耐久性，包括耐热性、耐久性和耐腐蚀性。

纳米氧化镁可以填充混凝土中的微孔和裂隙，减少水分和有害物质的渗透，从而提高混凝土的耐久性。

3.微观结构添加纳米氧化镁可以改善混凝土的微观结构，包括纳米氧化镁颗粒的分散和填充混凝土中的空隙。

纳米氧化镁颗粒可以填充混凝土中的微孔和细缝，从而增加混凝土的致密性和硬度。

同时，纳米氧化镁颗粒可以与混凝土中的水化产物反应，形成新的化合物，进一步改善混凝土的性能。

三、添加纳米氧化镁的混凝土制备方法1.原材料制备制备纳米氧化镁需要选择高纯度的氧化镁粉末，并通过物理或化学方法将其粉碎成纳米级颗粒。

2.混凝土制备混凝土中添加纳米氧化镁需要根据实际需要合理选择掺量和掺入时间。

一般来说，掺量为混凝土总重量的1%~5%之间，掺入时间应在混凝土制备前加入，或在混凝土混合过程中掺入。

3.混凝土性能测试添加纳米氧化镁后的混凝土需要进行力学性能、耐久性能和微观结构等方面的测试，以评价添加纳米氧化镁后混凝土的性能变化。

科研与开发文章编号:1002-1124(2005)06-0009-02高分子改性纳米氧化镁的制备和表征*宋艳玲,周迎春,张启俭(辽宁工学院材料与化学工程学院,辽宁锦州121001)摘要:采用溶胶-凝胶法,以MgCl2#6H2O和NH4OH为原料,以聚乙二醇(PEG)为改性剂进行了纳米MgO的改性研究,并用X-射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)及比表面分析仪(ASAP2020)对产物进行了表征。

结果表明,PEG不但控制了纳米MgO粒子的形状和大小,还使粒子的结晶度、分散性提高,并且基本上无团聚现象。

关键词:纳米氧化镁;改性;制备;表征中图分类号:O614122文献标识码:AThe preparation and characterization of MgO nanoparticles m odificated by polym er*SONG Yan-ling,ZHOU Ying-chun,ZHANG Qi-jian(College of M aterial and Chemical Engineering,Liaoning Ins titute of Technology,Ji nzhou121001,Chi na) Abstract:Modification experimen t was done in Sol-Gel method,in which PEG was used as the modifier,MgCl2# 6H2O and ammonia liquor as the feedstock.The product was characterized by XRD,TE M and ASAP2020.The result re-vealed nanometer magnesia with a narrow size distribution,the spherical-like shape has a good crystallinity and dis-persibility,and it has no agglomeration-free,because the PEG was used.Key words:nanometer magnesia;modification;preparation;characterization收稿日期:2005-04-12基金项目:辽宁省科技厅资助项目(20031085)作者简介:宋艳玲(1978-),女,在读硕士研究生。

纳米氧化镁表面改性方法摘要：粉末颗粒的分散，传统传统表面改性方法，新型表面改性方法，及其应用和发展趋势。

粉末颗粒的悬浮分散体系有四种，固体颗粒在气相中的悬浮、固体颗粒在液相中的悬浮、液体颗粒在气相中的悬浮、液相颗粒在另一互不相容液体中的悬浮。

表面改性有物理法、化学法、还有添加表面该型机的方法。

粉末颗粒在空气中的分散，当颗粒粒径很小，微米纳米级别，极易在空气中发生粘结团聚，这对分体加工过程极为不利。

他的粘结是由颗粒间各种作用力引起的，主要是范德华力和静电引力，还有颗粒在空气中的粘结力。

1：范德华力是分子间的相互引力，这个力与分子间距的七次方成反比，是一个短程力。

但是对于很多分子的集合体系，比如超细颗粒，随着颗粒间的距离增大分子间的作用力衰退程度明显变缓。

2：颗粒间的静电作用在干空气中绝大多数的粉末颗粒是自然荷电的荷电的。

途径主要有三种，一个是颗粒在其制备过程中比如电解法或喷雾法可使颗粒带电干法球磨研磨过程中颗粒表面由摩擦带电。

二是颗粒与核电表面接触而带电。

三是气体离子的扩散作用而使颗粒荷电。

3：颗粒在湿空气中的粘结力。

改变颗粒表面的湿润性就可以降低颗粒间的粘附性。

表面改性的方法，传统的方法有物理法、化学法使表面处理剂吸附在物质的表面或在物质表面发生化学反应，形成薄膜使其表面活化，从而改善物质的表面性能。

纳米氧化镁表面改性的内容有三点。

一、研究纳米颗粒的表面特性以便针对新的进行改性处理。

二、利用上述测定结果对粒子的表面特性进行分析三、确定表面改性剂的类型及处理工艺。

纳米氧化镁表面改性方法。

1：物理方法。

利用球磨、研磨高速剪切的方法对粒子进行激活，改变其晶体结构和物理化学的结构这种机械力的作用。

通常被认为是物理分散，在外力的作用下，活性粉末表面与其他物质发生反应附着从而达到对其表面改性的目的。

其一，胶囊改性法。

又称微乳液改性，这个方法是在纳米碳酸钙表面包上一层其他物质的膜，使粒子表面特性发生改变。

和表面包覆改性不同的是包覆的膜是均匀的。

混凝土中掺加纳米氧化镁对力学性能和稳定性的影响标题：混凝土中掺加纳米氧化镁对力学性能和稳定性的影响简介：混凝土是建筑工程中常用的材料，力学性能和稳定性是评估混凝土质量的重要指标。

本文将探讨混凝土中掺加纳米氧化镁对其力学性能和稳定性的影响。

引言：混凝土的力学性能和稳定性对于建筑结构的安全和可靠性至关重要。

传统混凝土在力学性能和耐久性方面存在一些缺陷，如低抗压强度、易开裂等。

近年来，研究人员发现掺加纳米材料可以改善混凝土性能，其中纳米氧化镁作为一种重要的添加剂，具有很大潜力。

本文将探讨在混凝土中添加纳米氧化镁对力学性能和稳定性的影响。

第一部分：纳米氧化镁对混凝土强度的影响1.1 纳米氧化镁的特性和应用前景1.2 掺加纳米氧化镁对混凝土抗压强度的影响1.3 掺加纳米氧化镁对混凝土抗拉强度的影响第二部分：纳米氧化镁对混凝土耐久性的影响2.1 掺加纳米氧化镁对混凝土抗水渗透性的影响2.2 掺加纳米氧化镁对混凝土抗氯离子侵蚀的影响2.3 掺加纳米氧化镁对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响第三部分：纳米氧化镁对混凝土稳定性的影响3.1 掺加纳米氧化镁对混凝土收缩性的影响3.2 掺加纳米氧化镁对混凝土膨胀性的影响3.3 掺加纳米氧化镁对混凝土温度稳定性的影响总结与回顾：纳米氧化镁作为一种添加剂，对混凝土的力学性能和稳定性具有显著的影响。

通过掺加纳米氧化镁，混凝土的抗压强度和抗拉强度可以得到提高，同时提高了混凝土的耐久性，如抗水渗透性、抗氯离子侵蚀性和抗硫酸盐侵蚀性。

此外，纳米氧化镁还可以改善混凝土的稳定性，减少收缩性和膨胀性，提高温度稳定性。

观点与理解：从本文的研究结果来看，掺加纳米氧化镁可以显著改善混凝土的力学性能和稳定性。

这对于建筑工程的安全和持久性至关重要。

然而，应该注意掺加纳米氧化镁的适当用量，过量添加可能会对混凝土的性能产生负面影响。

因此，在实际应用中需要对添加剂的种类和掺量进行合理的选择和调整。

总字数：205 字纳米氧化镁在混凝土中的应用是当前建筑材料研究领域的热点之一。

不同活性氧化镁碳化粉土对比试验蔡光华;刘松玉;杜延军;郑旭;曹菁菁【摘要】通过室内碳化试验研究了氧化镁（MgO）活性对碳化加固粉土物理化学、力学和微观特性的影响，并且将所测强度与水泥固化粉土进行了对比．结果表明，碳化后高活性MgO-A 试样温度为58℃，低活性MgO-B 试样温度为50℃左右，且 MgO-B 试样碳化后存在裂缝．碳化试样强度随 MgO 掺量和碳化时间的增加而增加，在相同条件下 MgO-A 试样强度高于 MgO-B 试样强度和28 d 水泥固化土强度．MgO-A 试样密度增加率较大；碳化土 pH 值随碳化时间的增加而减小，MgO-A 碳化土的 pH 值较 MgO-B 碳化土低．MgO-A 碳化试样产生的棱柱状水碳镁石晶体和片状水菱镁石／球碳镁石数量较多，碳化产物促进试样强度提高和孔隙数量减少．在相同条件下用高活性 MgO 比低活性 MgO 更利于粉土的碳化加固．%Laboratory carbonation tests were performed to investigate the influence of magnesia (MgO)activity on thephysicochemical,mechanical,and micro-characteristics of carbonated MgO-stabilized silty soils,and the tested strength was compared with that of cement-stabilized silty soils. The results indicate that after carbonation,the temperature of the high-activity MgO-A-stabilized samples is 58 ℃ while that of the low-activity MgO-B-treated specimens is about 50 ℃,and there exist some cracks in the MgO-B-treated samples after carbonation.The unconfined compressive strength of carbonated specimens increases with the increase of the MgO content and the carbonation time.Under the same conditions,the unconfined compressive strength of the carbonated MgO-A sta-bilized specimens is higher than those of the carbonated MgO-Bstabilized specimens and 28 d ce-ment-treated silts.The density increment ratios the of MgO-A-stabilized samples are higher.The soil pH of the carbonated samples decreases with the increase of the carbonation time,and the pH values of the MgO-A-treated samples are lower than those of MgO-B-treated samples.The number of pris-matic nesquehonite and flake dypingite /hydromagnesite formed in the MgO-A stabilized soils is lar-ger,and these carbonation products facilitate the improvement in strength and the reduction in poros-ity.Under the same condition,high-activity MgO is better than low-activity MgO for the strength development of carbonated MgO-stabilized silts.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P958-963)【关键词】氧化镁;活性;碳化;强度;微观特性【作者】蔡光华;刘松玉;杜延军;郑旭;曹菁菁【作者单位】东南大学岩土工程研究所，南京 210096; 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，南京 210096;东南大学岩土工程研究所，南京210096; 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，南京 210096;东南大学岩土工程研究所，南京 210096; 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，南京 210096;东南大学岩土工程研究所，南京 210096; 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，南京 210096;东南大学岩土工程研究所，南京 210096; 东南大学江苏省城市地下工程与环境安全重点实验室，南京210096【正文语种】中文【中图分类】TU472Key words: magnesia; activity; carbonation; strength; micro-characteristics引用本文: 蔡光华,刘松玉,杜延军，等.不同活性氧化镁碳化粉土对比试验[J].东南大学学报:自然科学版,2015,45(5):958-963. [doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2015.05.024]用于加固软弱土的固化剂(如生石灰、水泥等) 通常存在着生产中煅烧温度高、能耗大、环境污染严重、使用中强度增长缓慢等缺点[1-2]. Yi等[2]提出了一种碳化搅拌桩技术,并采用改进的三轴装置进行了砂土碳化试验研究,得出掺5%的活性MgO 砂土可在3～6 h内完成碳化,无侧限抗压强度达到28 d水泥固化土强度的2倍. Cai等[3-4]研究了MgO掺量和碳化时间对碳化土强度的影响及水灰比对碳化土电学、力学和微观特性的影响,得出MgO的临界掺量(20%～25%)、临界碳化时间(8～10 h)及强度与电阻率的预测模型.郑旭等[5]研究了活性MgO碳化固化土的冻融循环特性,发现碳化土具有良好抗冻融特性.刘松玉等[6-7]利用三轴碳化装置研究了MgO活性对淤泥质黏土碳化固化效果的影响,发现活性MgO处理黏土可在24 h内完成碳化,且活性越高,碳化度越高,孔隙体积越小;所生成的水碳镁石、水菱镁石和球碳镁石促使强度提高.目前关于MgO活性对碳化粉土物理化学和力学特性影响的研究还较少.本文选用2种不同活性MgO开展粉土碳化试验,对比分析了碳化过程中MgO处理试样的温度变化和碳化后试样的物理化学、力学和微观特性.试验用土为江苏徐明高速徐州段地表下2.5～3.5 m处的低液限粉土,其天然含水率为26.1%,液限和塑限分别为33.8%和22.9%,相对密度为2.71,最大干密度和最佳含水率分别为1.72 g/cm3和14.3%,pH值为8.78. 试验所用MgO为河北邢台的轻烧MgO-A和辽宁海城的重烧MgO-B,两者的相对密度分别为1.65和2.25. 采用马尔文2000激光粒度仪进行材料颗分测试,所用溶剂为无水酒精,并滴加体积分数为1%的分散剂,颗粒级配见图1. MgO活性是指在特定条件下参与物理化学反应的能力,主要指与水反应生成Mg2+和OH-的能力. 利用柠檬酸中和法测得MgO-A和MgO-B的ACC值分别为28和163 s,比表面积分别为51.58和7.22 m2/g. 材料的化学成分见表1. CO2气体购于南京三桥特种气体有限公司,水泥为南京海螺牌32.5复合硅酸盐水泥.首先,将MgO与风干土混合后的干料与水拌和;然后,将混合料分层倒入直径为50 mm、高度为100 mm的模具内,采用静压法压至最大干密度,再利用脱模器脱出试样,每组试验选取3个平行样.测试强度后,取碳化土的压碎样磨细、过小于2 mm的筛,并称10 g过筛土倒入20 mL塑料容器中,添10 mL蒸馏水并搅拌均匀,静置1 h后利用D-54型pH计来测量溶液的pH值. 另外,选取碳化6 h的2种MgO碳化土进行微观测试,将小于0.075 mm的碳化土用SmartLab型智能衍射仪进行X射线衍射(XRD)测试,测试条件如下:靶材为Cu(Kα1),波长为0.154 nm,波能为40 kV/200 mA,扫描范围为10°～60°,步宽为0.02°,扫描速度为2 (°)/min.将压坏的新鲜样(体积约1 cm3)用液氮冷冻,再用冷冻真空干燥机干燥12 h以上. 然后,利用JSM-6300型扫描电子显微镜进行扫描电镜(SEM)测试,利用Ⅳ9500型全自动压汞仪进行压汞试验(MIP).图3描述了MgO掺量为20%时碳化过程中试样温度随时间的变化.由图可知,试样温度随碳化时间先快速升高后缓慢降低.碳化1 h左右,MgO-A试样温度高达58 ℃,且温升速度和最终温度均较大,而MgO-B试样的最高温度仅为50 ℃左右.究其原因在于,MgO遇水快速水化生成Mg(OH)2,继而遇CO2发生碳化反应[2, 4]．前者的反应方程式为后者的反应方程式为碳化反应是放热过程,在碳化作用下试样温度显著升高. 此外,相比于MgO-B,MgO-A粒径较小(见图1),MgO活性含量高,导致水化和碳化速度较快.图4描述了不同碳化时间下试样的表观特性.由图可知，MgO-A碳化试样仅有颜色差异；颜色越浅表明含水率越低. 而MgO-B碳化试样除颜色差异外，在距顶部1/4~1/3的侧面有水平向裂缝，且碳化时间越长，裂缝越宽. 图5描述了不同MgO掺量下试样的表观特性.由图可知，碳化3 h后，对于MgO-A碳化试样而言，掺量越高，颜色越浅，即含水率越低；对于MgO-B碳化试样而言，除颜色变化外，还存在明显裂缝，并出现在接近顶部1/4~1/3处的侧面上. 究其原因在于：① 水化和碳化反应均消耗水，掺量越高、碳化时间越长，则消耗水越多；② 高压下的水汽迁移促进了裂缝发育，裂缝抑制了试样胶结；③ MgO-B中较高含量的杂质促进了裂缝发展[2]；④ 制样时静压脱模导致顶部及下部密实.图6描述了2种MgO碳化试样的密度变化率与碳化时间的关系.图中，变化率大于1表示密度增加，小于1则表示密度减小. 由图可知， MgO-A试样碳化后的密度比碳化前大，且密度变化率随碳化时间的增加而增加；而MgO-B试样碳化后的密度比碳化前密度小，在碳化1.5 h时试样密度变化率降至最低，3~6 h处密度变化率则略有增加并出现峰值，12 h后又呈缓慢减小趋势. 究其原因在于：①MgO-A粒径小、活性高，可快速水化，试样孔隙被碳化胶结物所填充[6-7]，粉土初始孔隙较大，碳化并未引起体积的明显增加；② MgO-B中的杂质延迟了水化反应，通气初期，较少的CO2吸收量和较大的体积增加量引起试样密度减小，但持续通气后，碳化会引起试样质量增加和孔隙填充，使密度呈短暂增加；③MgO-B中的杂质抑制了胶结物产生，促使了裂缝发展和体积增加，导致密度较小. 图7描述了2种MgO碳化试样的无侧限抗压强度随碳化时间的变化. 由图可知，碳化试样的强度随碳化时间增加而增加；相同掺量下，MgO-A碳化试样的强度明显高于MgO-B试样强度，即活性高则强度高. 这与文献[6]关于MgO碳化黏土的结论基本一致. 此外，碳化3 h后，掺量为15%和20%的MgO-A试样的强度明显高于同掺量下28 d水泥固化土(OPC)的强度，掺量为10%的MgO-A碳化试样强度略高于同掺量下28 d水泥固化土强度；而MgO-B碳化试样强度则低于同掺量下28 d水泥固化土强度. 究其原因在于：MgO-A可快速完成水化和大部分碳化，生成的碳化产物填充了试样孔隙并促进了强度增加；而MgO-B水化反应缓慢，MgO-B中的杂质抑制了试样胶结，且气压作用促使了裂缝产生，减弱了强度的增加幅度.图8描述了碳化土pH值随碳化时间的变化情况.由图可知,碳化土pH值随碳化时间的增加呈先快速降低后缓慢降低的趋势,远低于水泥固化土的pH值(12.03)[6-7].MgO或Mg(OH)2水解生成OH-,其化学反应方程式为通气过程中,CO2在潮湿环境和气压作用下水解生成和H+,其化学反应方程式为碳化过程中,OH-和H+发生反应,OH-被快速消耗,使土体pH值快速降低;但随着碳化的持续,OH-消耗率减慢,pH值减小. 此外,相同碳化时间下,MgO-A碳化土pH值低于MgO-B碳化土的pH值. 究其原因在于,MgO-A的活性比MgO-B高,试样中MgO或Mg(OH)2可快速水解成OH-,OH-被消耗,导致MgO-A碳化土的pH值低于MgO-B碳化土.图9为t=6 h，ρ=15%时2种MgO碳化土的XRD图谱.由图可知：① 2种MgO碳化土的XRD图谱中均存在显著的石英峰，说明碳化后石英依然是土体的主要成分；② XRD图谱中存在MgO峰，且MgO-B碳化土中的MgO峰值较高，说明MgO-B试样有较多未水化的MgO；③ 2种碳化土的XRD图谱中均存在较弱的Mg(OH)2峰，且MgO-B碳化土中的峰值略高，说明MgO-B试样的碳化速度较慢；④ 2种碳化土中均存在镁式碳酸盐，包括水碳镁石、水菱镁石和球碳镁石和少量菱镁石，且MgO-A试样中的碳酸盐峰值较高，结晶性好的水碳镁石晶体具有较高的硬度，对试样强度贡献较大[7]，这与2种碳化试样的力学特性相一致.图10为t=6 h,ρ=15%,20%时2种MgO碳化土的SEM照片.由图可知, 2种MgO碳化土中均存在片状水菱镁石或球碳镁石和棒状水碳镁石晶体. 在MgO-A 碳化试样中很难发现片状的水菱镁石或球碳镁石,而在MgO-B碳化试样中,则容易发现这2种片状产物. 在低掺量(ρ=15%)的碳化试样中,存在疏松的团状物,晶体间连接较为疏松;而在高掺量(ρ=20%)的碳化试样中,棱柱状水碳镁石晶体比片状的水菱镁石或球碳镁石多,产物间连接紧密.图11为t=6 h,ρ=15%,20%时2种MgO碳化土的孔隙特征图. 由图可知,MgO-A 碳化试样累积进汞量比MgO-B少,即MgO-A碳化试样的孔隙体积较小. Horpibulsuk等[8]将水泥土孔隙分为大孔隙(孔径D> 0.1 μm)和小孔隙(D< 0.1 μm)两大类,大孔隙又分为大团粒间孔隙(D=0.1～10 μm)和气体孔(D> 10 μm),小孔隙分为小团粒间孔隙(D=0.01～0.1 μm)和团粒内孔隙(D<0.01 μm). 因此,高MgO掺量的碳化土孔隙体积较小,MgO-A碳化土孔隙体积较MgO-B碳化土小. MgO处理土在CO2作用下发生碳化反应,释放大量热,使温度升高,高活性MgO-A 反应速度较快,有利于碳化(见图3). 碳化产生的水碳镁石、水菱镁石和球碳镁石等(见图9)消耗了MgO和Mg(OH)2,使OH-浓度显著降低,引起碳化土pH值降低(见图8). 此外,碳化产物有效胶结,填充了土体孔隙，提高了土体强度(见图10和图11). 高活性、高掺量MgO有利于碳化产物生成,使孔隙率减小,一定程度上促进了试样强度的增加[4, 8].1) MgO碳化的粉土试样温度在短时间内升至50 ℃以上；低活性MgO-B中的杂质促使了裂缝产生，且时间越长，MgO含量越低，裂缝越显著.2) MgO碳化土强度随掺量和时间增加而增大，碳化3 h的强度高于同掺量下28d水泥固化土强度，高活性MgO-A碳化土强度较高.3) MgO-A试样碳化后的密度比碳化前大，而MgO-B碳化试样密度比碳化前小；碳化土pH值随碳化时间增加而减小，掺量越高，pH值越高，且MgO-A碳化土pH值低于MgO-B碳化土.4) 高活性MgO碳化土中棱柱状水碳镁石晶体和片状水菱镁石或球碳镁石产物较多，导致MgO-A碳化试样的孔隙体积减小，并且孔隙率随MgO掺量增加而降低.[1]刘松玉, 钱国超, 章定文. 粉喷桩复合地基理论与工程应用[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2006:18-21.[2]Yi Y, Liska M, Unluer C, et al. Carbonating magnesia for soil stabilization [J]. Canadian Geotechnical Journal, 2013, 50(8):899-905.[3]Cai G H, Liu S Y, Du Y J, et al. Strength and deformation characteristicsof carbonated reactive magnesia treated silt soil [J]. Journal of Central South University, 2015, 22(5):1859-1868.[4]Cai G H, Du Y J, Liu S Y, et al. Physical properties, electrical resistivity and strength characteristics of carbonated silty soil admixed with reactive magnesia [J]. Canadian Geotechnical Journal, 2015, 52. (to appear)[5]郑旭,刘松玉,蔡光华,等. 活性MgO碳化固化土的冻融循环特性试验研究[J]. 东南大学学报:自然科学版,2015, 45(3):595-600.Zheng Xu, Liu Songyu, Cai Guanghua, et al. Experimental study on freeze-thaw properties of carbonated reactive MgO-stabilized soils [J], Journal of Southeast University: Natural Science Edition, 2015, 45(3):595-600. (in Chinese)[6]刘松玉, 李晨. 氧化镁活性对碳化固化效果影响研究 [J]. 岩土工程学报,2015, 37(1):148-155.Liu Songyu, Li Chen. Influence of MgO activity on the stabilization efficiency of carbonated mixing method [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(1):148-155. (in Chinese)[7]李晨. 碳化搅拌桩加固软弱地基试验研究[D]. 南京: 东南大学交通学院, 2014.[8]Horpibulsuk S, Rachan R, Chinkulkijniwat A, et al. Analysis of strength development in cement-stabilized silty clay from microstructural considerations [J]. Construction and Building Materials, 2010, 24(10):2011-2021.【相关文献】将试样放于碳化桶内(见图2),碳化过程中将CO2压力控制为200 kPa,进行温度监测,碳化后取出试样.每个配比试样均采用4个通气碳化时间,即t=1.5,3,6,12 h. 同时,制取同掺量和同含水率的水泥土试样,并在标准养护室(相对湿度为95%,温度为(20±3) ℃)内养护28 d. 碳化或养护完成后测试试样尺寸、质量和强度,强度试验采用YSH-2型应变控制式无侧限压力仪,控制轴应变速率为1%/min.。