水泥的固化 – 通过中子散射的现代方法获得新见解

荷萝依莎．博尔达罗(Heloisa Bordallo)（HZB）和劳伦斯．阿尔德里奇(Laurence P. Aldridge)（ANSTO）已就此项目合作多年

水泥工业对二氧化碳排放具有重大影响的行业之一，占到全球排放量的5-7%。因此，技术是发展方向是要显著提高混凝土的牢固性，以期降低生产的需求。因此，首先要减少水泥中的水的含量，要想做到这一点，就必须充分了解硬化过程中水的流动性原理。

亥姆霍兹柏林材料和能源中心（HZB）的科研人员通过与国际同行们的合作获得了全新的了解。在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上，荷萝依莎．博尔达罗（HZB）和她的小组介绍了他们新颖的追踪水泥中水的转运过程的中子测量方法。“中子散射特别适合于这样的研究，因为人们即可以检查仅仅几个纳米的微小结构，也可以研究几个微米的大一些的结构”，荷萝依莎．博尔达罗说。很多其他方法对尺寸跨度这样大的范围无法做到足够敏感。

研究人员所发现的最重要的结果之一，是水泥中存在以不同的方式影响水的流动性的渠道和孔隙。一方面有非常小的、半径在10纳米以内的所谓凝胶毛孔。它们影响到水泥中水平的以及环形的水流动，对于硬化后的混凝土质量至关重要。在理想情况下，是由这些小孔控制水流量。但通常实际上起固水作用的并不是凝胶孔隙，而是它们相互之间的微小通道。它们要比凝胶孔隙还要小，通过毛细管力而起作用，并且象瓶颈一样把水封住。

两位研究者正在检查安装在HZB中子引导室的飞行中子光谱仪（NEAT）的设置

“象这样的有关水泥结构的细节知识，过去是不被人知的”，荷萝依莎．博尔达罗说。在《物理化学杂志》的一篇最新综述中她写道：“借助中子散射，我们可以准确地确定水在凝胶微孔和毛细管孔洞之间转移得有多快。”对于水泥行业来说，这意味着通过这样的研究可以知道水流量的限值，从而更好地控制生产工艺过程。

文章出处：ACS Applied Materials & Interfaces, Vol. 1 No10 pp 2154-2162
“Hindered Water Motions in Hardened Cement Pastes obtained on a Large Time and Length Scale"
Heloisa N. Bordallo, Laurence P. Aldridge, Peter Fouquet, Luis Carlos Pardo, Tobias Unruh, Joachim Wuttke and Fabiano Yokaichiya

待出版综述：Review in Zeitschrift für Physikalische Chemie, in press
“Concrete and Cement studied by QENS”
Heloisa N. Bordallo, Laurence P. Aldridge

（何宏译）

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