硅材料范文第1篇

材料科学一直是物质进步的基础，无论是石器时代、青铜时代还是铁器时代，都是以人类制造和使用的材料来命名的。但是进入“硅时代”后，难道科技进步就只存在于如何控制二进制的1和0吗？

答案是否定的。今天，材料问题比以往任何时候都更重要。北京理工大学材料学院曹传宝教授告诉记者，现在虽然不再以材料发展来划分时代，但是材料依然是各个学科的基础，没有材料学其他学科都发展不起来。

“比如我们生活中必不可少的计算机，它的芯片就是以硅材料为基础的，有了先进的硅才能发展数字技术。而能源方面的太阳能电池也是取决于材料的转换效率。因此材料发展是其他学科的助力。”曹传宝说，“医学上的人造器官也是用材料做成的，像透析用的人工肾其实与生物的关系已经不大了，主要就是看吸附材料的发展。目前这方面材料还不理想，制约了人工器官的发展，由此看出如果材料学进步缓慢也会成为其他学科的‘瓶颈’。”

一直以来，单独材料本身只能粗放使用，只有与其他科技结合才能产生更高的价值。在硅时代，材料学与其他学科交叉将越来越普遍。“就像现在已经有与生物交叉的生物材料学，与计算机交叉的计算材料学等，”曹传宝说。

鉴于材料的重要作用，有人提出硅时代的核心法则　“摩尔定律”其实讲的不是数据科学，而是材料学每隔18个月就能将芯片的组成成分翻倍。像芯片一样，目前实验室中更智能、更安全、更结实的材料未来都有可能改变我们的生活。

电子皮肤

皮肤的作用不仅在于保护身体，还能帮我们传导感觉。通过把电子材料变得柔软和肉感，工程师已经发现了一种方法使得人工移植皮肤和假肢也能有感觉。美国伊利诺斯州大学的研究者创造了一种足够轻薄柔韧的电路，把它覆盖在手指尖，可以将压力转换成电子信号。

目前，斯坦福大学开发的一款凝胶可以储存电能，用作可塑性电池。卡内基梅隆大学Carmel　Majidi教授也正在研制把橡胶变为压力和摩擦力的传感器，他把液体金属槽放进橡胶里，一旦液体流动，电流就会发生变化。此外，电子皮肤还可以用于人类之外的更宽广领域，比如用这种工程学方法使机器人更逼真、更具有人类特性。

蜘蛛丝移植

看过《蜘蛛侠》的人都知道蜘蛛丝比钢铁还强韧，而人体自身的组织却很脆弱、容易撕裂。美国犹他州，研究人员正在用蜘蛛丝修复受损的肩膀和膝盖。他们培育转基因羊以生产大量蜘蛛丝蛋白，纺成股，做出仿蜘蛛丝纤维。这些纤维保留了蜘蛛丝特有的延展性，同时比人类韧带和筋腱分别强劲100倍和20倍。让移植的骨骼更加强韧，麻省理工学院研究员已经成功地将蜘蛛丝蛋白和胶原蛋白组合在一起。研究人员估计，2030年以前蜘蛛丝移植技术将批准对人类使用。

能发电的运动鞋

早在100年前，工程师就尝试通过发电器将机械能转化为电能，但是直到现在通过反复走动产生的能量依然不足以给一个iPod充电。主要原因在于目前制作发电器的压电材料不仅难以生产，还含有有毒金属，比如镍和铅。

如今，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员一次性解决了这两个难题，他们使用的方法是采用经过特殊处理的无害病毒，这种病毒可以自发形成一层膜覆盖在发电器上。把它装进鞋里，走路时发电器感受到压力，病毒的螺旋蛋白就会旋转、扭曲，产生电荷。邮票大小的病毒压电材料样本可以产生400毫伏电力，足够点亮一个小LCD显示屏。未来5-10年，这项技术可帮助振动产生的能量来发电，如建筑物的振动和心跳，包括给iPod充电。

更安全的核电站

美国全部的104家核电站的组建都严重依赖于钢铁，包括装铀的压力容器都是钢铁制品。在持续不断的辐射之下，钢铁质量会下降，更加容易折断。来自加州理工学院和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究者创造出了纳米复合材料，可以更好地预防将来核反应堆由于钢铁老化引起的灾难。它的作用原理是纳米复合材料的金属层界面可以有效吸收强烈辐射，而正是这种辐射使得被照射的材料变质。

“近期，这种纳米复合材料就会加入到钢铁材料中，新的钢铁会取代现有核电站的老旧部件，”加州理工学院工程师Julia　Greer说。此外，航天器材料也可以涂上纳米复合板，保护它们免受宇宙深空辐射之苦。

无菌医院

在美国，每年大约有10万个病人死于医院中的细菌感染，医务人员必须不断地给医院消毒并防止细菌蔓延。近日，哈佛大学实验室推出的一款“先锋”材料能在第一时间阻止输尿管等医疗器械上的细菌滋生。最初，研发团队从植物身上寻找灵感，并把目光集中到猪笼草，这种植物会吸引蚂蚁和蜘蛛并用自己超级光滑的表面让昆虫陷入险境。受此启发，研究人员采用了与猪笼草相同的原理，让细菌无法在如此光滑的表面停留。

这种技术被称为“光滑液体注入多孔表面”，简称为SLIPS。材料上的纳米小孔非常坚固，是用聚四佛乙烯或金属制成的，小孔利用毛细作用排出超级剂，包括细菌在内所有外来物都会从光滑的物体表面滑下去。哈佛大学材料科学家表示，“SLIPS技术也能有效阻止灰尘、冰雪和涂鸦，因此在多个行业都具有潜力。”

蝙蝠翼飞机

无论是灵活性还是准确性，飞机都远远比不上自然界的飞行高手——蝙蝠。“蝙蝠和大多数动物不同，当然和设计精良的飞机构件也不一样，它们拥有超级灵活的翅膀，这对翅膀赋予了蝙蝠丰富的空气动力学特性，”布朗大学机械工程师Kenny　Breuer说。

近期，锡拉丘兹大学的研究团队制作出了与蝙蝠翅膀具有相似特性的材料，当聚合物材料构成的机翼向一侧展开时既坚硬又稳固，而向另一侧展开时弹性会增加到原来的12倍。今后5到10年，这种蝙蝠翼材料可以让小型无人飞机单靠拍打、伸展机翼就能飞行。这样，飞机就能在执行侦察任务时，以非常低的速度飞行，并在空中精确地盘旋。

自我修复的计算机

集成电路也许开启了数字时代，但它们却被一个巨大的局限性困扰：物理损坏。伊利诺伊州立大学开发了一种新型涂层，即使你用一把美工刀将线路板戳漏，它也能让线路板在不到一毫秒内死而复生。研究人员Nancy　Sottos表示，她的小组在金属丝上镀了一层充满液体金属的微型胶囊。金属丝一旦折断，胶囊就会破裂，液体金属会弥补裂口，恢复导电性。她同时表示，在5到10年的时间内，类似的涂层将应用于连接电路板的电线上，让几乎所有的计算机和电子设备都能自我修复。

智能服装

硅材料范文第2篇

关键词 硅橡胶材料；阻燃剂；制备；性能分析

中图分类号 TQ33 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）170-0121-01

目前，对硅橡胶有良好阻燃作用的阻燃剂有许多，例如卤系阻燃剂中的氯化石蜡和磷系阻燃剂中的红磷及磷酸酯等。但其燃烧时会产生有害气体，污染空气和环境。因此，近年来，研究人员不断探索能够替换这些阻燃剂的新型阻燃剂，使硅橡胶材料既能够有较好的阻燃性能，又能够起到保护环境的作用。下文分析了阻燃硅橡胶材料的制备及性能，对几种阻燃剂的性能做了比较，以不断提高阻燃硅橡胶材料的制备。

1 阻燃硅橡胶材料的制备及性能分析

1.1 阻燃硅橡胶材料的制备

阻燃硅橡胶材料的制备需要一些必要的材料和化学制剂，分别是白炭黑、催化剂、阻燃剂、交联剂、电子分析天平、数显鼓风干燥箱、循环水式真空泵以及机械秒表等。其阻燃硅橡胶材料的制备过程如图1所示。

首先将白炭黑分批倒入至硅橡胶材料中，并搅拌均匀。分批加入过程中，每次加入时需停顿30min，使白炭黑能充分分散。由于白炭黑具有较强的黏稠度，每次加入时的量应尽可能地少。其次，A组分的制备需要分别将交联剂和白炭黑加入硅橡胶中，搅拌均匀。B组分的制备是将催化剂滴入到阻燃剂粉体中，搅拌均匀备用。最后将A、B两个组分合在一起强力搅拌分散均匀，放入锥形瓶中，并利用真空泵抽真空。去除硅橡胶材料上的气泡以后，将其涂抹在事先准备好的玻璃片上，并在150℃的温度下进行烘干，用刀片刮下玻璃片上的固体硅橡胶材料放入样品袋。

1.2 硅橡胶材料的阻燃性能分析

性能分析包括3个部分：阻燃性能测试、撕裂强度测试以及拉伸长度测试。阻燃性能测试是用镊子将样品夹住放置酒精灯上直接接触火焰7s，然后移开，观察样品并记录燃烧时间。撕裂强度测试是用500g砝码直接压在对折样品的上方，待一段时间后取下，观察样品的裂痕状况，其裂痕长度共分为5级。拉伸长度测试是将样品的一段先固定住，然后用镊子夹住另一端，利用橡皮筋每次拉伸样品2mm，用游标卡尺记录橡皮筋的拉伸长度，利用橡皮筋的拉伸长度间接计算出样品的拉伸长度。样品的拉伸长度共分为10级。

下文详细分析几种阻燃剂对硅橡胶材料的阻燃性能影响，探索出能发挥最大效用的阻燃剂用量，以此为基础探讨具有高效阻燃性能的硅橡胶材料的制备。

2 几种阻燃剂的阻燃性能分析

2.1 氢氧化铝/氧化铁阻燃剂

这种阻燃剂通过改变氢氧化铝和氧化铁的用量，测试硅橡胶材料的阻燃性能，并据此计算出能发挥这种阻燃剂最大阻燃效用的用量。随着氢氧化铝和氧化铁制剂用量的加大，硅橡胶材料的拉伸强度不断增加。在阻燃剂为8.75g时，其拉伸强度为6级；若用量低于6.25g，则这种氢氧化铝/氧化铁阻燃剂的阻燃性能不够显著；在阻燃剂大于6.25g时，硅橡胶材料的阻燃性能明显提高。在阻燃剂用量达到8.75g时，其阻燃性能显著下降至三级，撕裂强度也下降为二级。

在阻燃硅橡胶的制备中，白炭黑和催化剂的用量也会影响硅橡胶材料的阻燃效果。在白炭黑用量增加时，由于白炭黑的颗粒在硅橡胶中很容易聚集为大颗粒，导致其结构发生改变，阻碍其与硅橡胶材料的交互作用，降低硫化效果，使材料的搅拌流动性能变差，增加其固化所用的时间，影响其拉伸性能。催化剂可以显著缩短材料所需要的固化时间，增加其搅拌流动性。经试验证明，在催化剂的用量大于0.3g的情况下，硅橡胶的阻燃性能会渐渐减弱；在催化剂的用量小于0.3g的情况下，材料的阻燃性能则会逐渐增强。而在用量等于0.3g时，材料的阻燃性能最强，拉伸长度变为六级，撕裂性能也较好。

2.2 氢氧化铝/氧化铁/氧化铜复合阻燃剂

在氢氧化铝和氧化铁阻燃剂中加入氧化铜后，其阻燃效能有明显提升。在这三者之间存在显著地协同阻燃作用，使用少量的氧化铜可有助于提高材料的阻燃性能和撕裂强度，但同时会降低其拉伸强度。在氧化铜用量逐渐加大时，材料所用的固化时间也在不断增加。在氧化铜用量低于0.15g的情况下，材料的阻燃性能未有显著提升。氧化铜用量在0.15和0.3g两者之间的情况下，其阻燃性能处于平均水平。在氧化铜用量大于0.3g时，硅橡胶材料的阻燃性能有较明显地提升，但其固化时间明显延长。

在加入促进剂氧化锌之后，可大大减少材料的固化时间，增强其拉伸长度性能。当氧化锌用量的逐渐增加时，材料的阻燃性能趋势表现为先下降后上升。在氧化锌用量低于0.25g时，其撕裂强度表现不明显。在用量达到0.3g时，其撕裂强度急剧下降。当氧化锌用量达到0.2g时，材料的阻燃性能明显，拉伸长度达到8级。因此，氧化锌用量应为0.2g。

2.3 氢氧化铝/氧化铁/稀土氧化物复合阻燃剂

稀土氧化物加入进氢氧化铝和氧化铁的复合阻燃剂中，对提高材料的阻燃效能有明显的帮助作用。稀土氧化物能在能在热空气老化状态中发生氧化还原反应，阻碍硅橡胶材料的燃烧过程。稀土氧化物在发生还原反应的过程还会产生一些络合物，使氧化过程无法进行，在一定程度上对硅橡胶材料也起到了阻燃的作用。

经实验证明，这三者之间有优良的协同阻燃效果。稀土氧化物的用量多少直接影响着材料的阻燃效能和撕裂强度，但对其固化时间和拉伸长度的影响作用较小。在氧化镱用量逐渐加大时，硅橡胶材料的阻燃性能趋势表现为先下降后上升。这是因为最初氧化镱的用量较少，在氧化反应中捕捉的自由基较少，导致阻燃效果不明显。同时，氧化镱与自由基之间存在的化学反应是一种放热反应。若氧化镱用量过多，会引起隐燃现象，反而会降低硅橡胶材料的阻燃效果。此外，稀土氧化物的成本较高，处于经济效益的考虑，其不宜在实际中大量使用。因此，考虑各方面因素，氧化镱的用量在0.075g时能发挥出最大的阻燃效用。

3 结论

硅橡胶材料的阻燃剂研究一直是硅橡胶研究领域的前沿课题，关系到硅橡胶材料的应用和发展，也关系到国家科技水平的提高。本文探讨了阻燃硅橡胶材料的制备以及几种阻燃剂对其的性能影响，分析了硅橡胶材料的阻燃机理，总结了这3种阻燃剂的阻燃功能，并以此为基础，分析出能发挥最大效用的阻燃剂用量。随着硅橡胶材料阻燃研究的不断深入，未来硅橡胶材料应朝着多种阻燃剂协同阻燃的方向发展，减少阻燃剂用量的同时降低成本。

参考文献

硅材料范文第3篇

本文所讨论的硅材料特指改良西门子法生产的多晶硅以后的硅材料，包括它们的特性、成型与加工。光伏技术是将太阳能直接转换为电能的技术，是利用半导体界面P－N结的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，是金属硅的一个重要应用领域。 多晶硅是生产电路级单晶硅和太阳能级单晶硅的重要基础材料，过去不能自主生产，形成了瓶颈，这严重制约了我国集成电路及太阳能电池产业的发展。2005年年底，河南洛阳中硅高科公司300t多晶硅项目第一炉产品成功出炉，多晶硅产品的自主生产，打破了国外技术垄断，揭开了多晶硅“中国制造”的新时代。伴随着洛阳中硅高科3000t多晶硅项目的兴建，国内外众多光伏企业前来投资合作，尚德电力、阿特斯以及上海超日等均在洛阳落户。随着市场的需求，河南科技大学材料学院无机非金属材料工程专业的硅材料及光伏技术方向便应运而生。该专业方向筹备于2008年，正式成立于2009年初，2010年开始有本科毕业生，目前就业形势良好。本文就新专业方向创办谈一些收获与感想。 1政府与学校的关键作用 1．1洛阳市政府的作用 为了与国家新材料基地配套，并更好地服务于洛阳市相关企业，为其提供知识专业化的本科毕业生，洛阳市政府决定由河南省重点高校河南科技大学(前机械工业部重点院校洛阳工学院)创办硅材料及光伏技术专业，这个工作是由前洛阳市委书记连维良直接指示与关心下完成的。 1．2学校的态度与作为 大学教育服务于市场，只有积极主动的态度加上及时迅速的反应才有可能培养出满足市场需要的学生，服务于市场经济建设［1－2］。学校由主管教学的副校长亲自负责，会同教务处等职能部门，迅速作出反应，落实了办学实验设备经费与具体办学院系。 2办专业相关事宜 2．1新专业名称 由于高校本科专业目录中材料、材料科学两类中均不含硅材料及光伏技术专业，因此，只能将此办学内容限定在一个专业方向上。事实上，硅材料不仅应用于太阳能电池产业，还可应用于半导体集成电路等领域，经过反复论证，我们还是以光伏技术作为办学的主要方向。一者是因为以硅太阳能电池为代表的新能源迅猛发展势头，二来专业方向的名称不宜太长，因此，新专业方向名称定为“硅材料及光伏技术”，简称“硅光伏”。 2．2依托专业 新专业依托原无机非金属材料工程专业，专业教师以相关或相近专业的硕士、博士为主组成。 2．3生源 办学要服务于社会经济建设、满足市场需求，最关键就是及时性!新专业直接从无机非金属材料工程专业三年级毕业生中挑选了综合排名靠前的30名学生组成一个班，即“硅光伏班”。 2．4开设课程 开设专业课2门，即《半导体材料及工艺》、《应用光伏学》。《半导体材料及工艺》主要讲授以硅为主的单质半导体及化合物半导体物理性质与制备技术，比如区域熔炼多晶以及直拉单晶技术;此外，该门课程还涉及了一些硅片加工技术。《应用光伏学》教材选用上海交大出版社出版的，(澳)伟纳姆等著，狄大卫等译的同名书。《应用光伏学》原著《AppliedPhotovoltaics》作者系MartinGreen教授。《应用光伏学》主要讲授太阳辐射的特性，半导体与P－N结基础，太阳能电池的原理、特性及设计，光伏电池的互联与组件的装配，独立光伏系统组成与设计，光伏特殊应用，偏远地区供电系统，并网光伏系统以及光伏水泵系统等。作为必要的补充，该课程还讲授了晶硅太阳能电池制备加工工艺技术。 2．5实践环节 洛阳拥有众多的硅材料及光伏企业，为了办学需要，我们与阿特斯、洛阳尚德以及后来的上海超日(偃师)都有着良好的教学合作关系，可以满足学生生产实习与毕业设计的需求。 3新办专业学生分配情况 2010年我校第一届硅光伏班30名学生毕业，从事硅光伏企业工作的大约有一半左右;2011年第二届硅光伏班学生毕业时，直接从事硅光伏企业工作的已经占到绝大多数了，部分考上研究生的同学也从专业上获利不少。从就业率趋势来看，硅光伏专业方向的创办无疑是及时的，是符合市场要求的。

硅材料范文第4篇

作为整形材料的硅胶被称为医用硅胶，因为硅橡胶具有良好的生物相容性，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应、机体排异反应极少，并且具有良好的理化特性，与体液以及组织接触过程中能保持其原有的弹性和柔软度，不被降解，是一种相当稳定的惰性物质。能耐高温，可消毒，而且加工成型方便，易加工雕刻形状，使用方便，所以被广泛应用于美容整形。

硅橡胶属于合成橡胶之一，化学名称为聚甲基乙烯基硅氧烷，是由二甲基硅氧烷单体及其他有机硅单体在酸或碱性催化剂作用下聚合而成，相对分子量一般在40万至50万。我国对医用硅橡胶制品的研发和应用始于20世纪60年代，但大量的基础研究及产品试制工作还是在70年代后进行的。特别是近几十年来，医用硅胶作为生物适应性材料的研究已取得了很大的进展，并且有许多功能化、系列化的医用硅橡胶制品投入了临床应用。

（来源：文章屋网 ）

硅材料范文第5篇

关键词：碱硅酸反应；水泥基材料；抗压强度；力学性能。

中图分类号：TU375.1

文献标志码：A

文章编号：16744764（2014）01011906

碱骨料反应是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一，在各种碱骨料反应中，碱硅酸反应（ASR）是最为普遍的类型[1]，因而近年来出现了大量关于碱硅酸反应的报道。刘晨霞等[2]在研究温度对碱硅酸反应的影响时发现试样的膨胀率与碱硅酸反应时间之间存在双曲线关系，且随着温度的升高试样的膨胀速率明显增加，但其对最终膨胀量无明显影响。Lu等[3]研究了不同种类的碱液对混凝土碱骨料反应的影响，结果表明在相同的碱浓度下，NaOH溶液中混凝土试样的硅酸反应最强烈， KOH溶液次之，LiOH溶液中的混凝土试样的碱硅酸反应最弱。此外，研究表明在LiOH溶液中，骨料周围生成的低膨胀性含Li反应产物可以阻碍碱硅酸反应的进一步进行，因而LiOH有抑制混凝土中碱硅酸反应的作用。Théodore等[4]研究了Al离子对混凝土碱硅酸反应的影响，发现Al离子吸附在SiO2表面可降低其溶解速率，因而可对碱硅酸反应起到抑制作用。Cyrille等[5]研究了骨料粒径对碱硅酸反应引起的膨胀率的影响，结果表明经碱硅酸反应后，骨料粒径在4～8 mm的混凝土试样的膨胀率最大，其次是骨料粒径在8～16 mm的混凝土试样。此外还发现混凝土的膨胀率在碱硅酸反应早期由骨料的破裂方式决定，而后期的膨胀率由浆体相的破裂方式决定。Smaoui等[6]研究了NaOH对混凝土微观结构的影响，发现添加较多NaOH的混凝土更容易形成多孔洞的网状结构。近年来，出现了一些用粉煤灰等矿物添加剂抑制混凝土碱硅酸反应的报道[79]。李北星等[7]研究了粉煤灰对混凝土碱硅酸反应的影响机理，发现粉煤灰在消耗水泥浆体中Ca（OH）2的同时，反应生成的碱硅铝凝胶不具有膨胀性，因而可有效抑制碱硅酸反应。此外，也有学者[8]认为粉煤灰对水泥浆体中的碱有物理稀释作用，粉煤灰中酸性颗粒对Na+、K+和OH-的吸附、滞留等多重作用，能够有效抑制碱硅酸反应。Aydin[9]等研究了研磨过程对含粉煤灰的混凝土试样力学性能的影响，结果发现添加研磨后的粉煤灰的混凝土试样其力学性能将得到显著改善。

陈达，等：碱硅酸反应对水泥基材料力学性能的影响

工程结构中的混凝土所处的应力状态复杂，材料往往承受三向应力。研究表明[1012]水泥基材料的力学特征与围压状态相关，随着围压的增加，塑性应变成为材料最主要的力学特征。为了更好了解水泥基材料，掌握其在多向应力下尤其是三轴围压下的力学特性具有重要意义。然而，目前关于碱硅酸反应的研究多数集中在反应机理以及抑制碱硅酸反应等方面[18]，而关于碱硅酸反应后水泥基材料的力学性能[9，1314]的研究较少，尤其是碱硅酸反应对水泥基材料的三轴抗压性能方面的影响则鲜有报道。本文以活性不同的砂制备的砂浆为试验材料，研究了碱硅酸反应对其三轴抗压性能的影响，并结合微观结构的演变讨论了碱硅酸反应引起水泥基材料力学性能变化的机理。

1实验材料及方法

1.1实验材料

采用活性不同的两种砂样制备砂浆试样，一种由石灰岩组成，对碱反应不敏感，即碱惰性砂，其制备的砂浆试样简称为NR试样；另一种由硅质灰岩组成，对碱反应呈潜在活性，即碱活性砂，其制备的砂浆试样简称为R试样。制备砂浆试样前，两种砂进行粉碎、筛分、冲洗去除极细颗粒和干燥处理，且选取25% （V.%）细砂（粒径0.08 ～0.16 mm）、50%中砂（粒径0.63～1.25 mm）和25% 粗砂（粒径2.5～4 mm）。本文以高碱水泥（碱含量（Na2Oeq） 111%）、去离子水和筛选的砂按照一定比例搅拌制备砂浆试。水胶比对水泥基材料的性能有明显的影响[1516]，周述光等[15]的实验结果表明，当水胶比在0.3～0.5的范围内，各砂浆试样在经过碱硅酸反应后的膨胀率虽有一定的差异，但不同水胶比试样膨胀率的演变规律却相似。因此，为突出碱硅酸反应与水泥基材料力学性能劣化间的关联，将灰砂比和水灰比分别设定为1∶3和1∶2以制备砂浆试样，即各种材料含量为：砂1 613.4 kg/m3，水泥537.8 kg/m3，去离子水268.9 kg/m3。关于水胶比对碱硅酸反应后水泥基材料力学性能的影响，将在后续的实验中进行研究。为加速砂浆中的碱硅酸反应，制作砂浆试样时以11.7 kg/m3 的比例加入NaOH颗粒以增加砂浆的碱性。

两种砂浆均制备了一系列的40 mm×40 mm×160 mm棱柱体试样和φ36 mm×72 mm圆柱体试样。其中棱柱体试样用于膨胀率测定；圆柱体试样用于三轴抗压测试，每个数据均为3个试样的平均值。所有砂浆试样在浇注后以塑料薄膜覆盖表面养护3 d后拆模，然后将拆模后的试样放入防水袋中室温养护至28 d。此后，将部分砂浆试样放入温度为60°C、相对湿度为95%的恒温箱中进行加速碱骨料反应。

1.2实验方法

以养护28 d的棱柱体砂浆试样长度为基准，每隔6 d测量试样的长 度，根据《水工混凝土试验规程》（SL 352-2006）中的砂浆干缩（湿胀）试验的规程计算砂浆试样的膨胀率。

以TOP INDUSTRIE水泥基材料三轴流变仪分别在围压为0、5和15 MPa条件下对圆柱体砂浆试样进行三轴加载试验。以位移控制模式进行轴向加载，轴向压缩位移速率为2 μm/s。试验通过加载-卸载-加载的循环方式评估试样在加载过程中弹性模量的变化。需要说明的是由于设备径向变形测量环的特殊性，围压为0时无法进行径向变形测量。以JSM-6490A扫描电子显微镜对碱骨料反应前后的砂浆试样进行微观形貌观察。

2实验结果与讨论

2.1碱硅酸反应对膨胀变形的影响

从图1中2种砂浆试样的膨胀率随着时间的变化曲线可以看出，由碱惰性砂制备的NR砂浆试样的膨胀率在整个碱硅酸反应过程中维持在一个较低的水平，始终保持在0.02%左右。而由碱活性砂制备的R砂浆试样的膨胀率在开始的20 d内几乎呈线性增长；随着碱硅酸反应的进行，在随后的一段时间内R砂浆试样的膨胀率仍有所增加，但增加速率明显降低；在反应50 d后，R砂浆试样的膨胀率趋于稳定，保持在0.4%左右。Dunant[5]等也曾报道过混凝土的膨胀速率随着碱硅酸反应的进行而降低的现象。这是因为初期的碱硅酸反应速度较快，因而膨胀率迅速增加；随着碱硅酸反应的进行，其生成的反应产物一定程度上阻碍了骨料的进一步溶解[3]，降低了碱硅酸反应速率，使得水泥基材料的膨胀速率降低并逐渐趋于稳定。

2.2碱硅酸反应对砂浆力学性能的影响

对养护28 d的砂浆试样和放入恒温箱中进行100 d碱硅酸反应的2种砂浆试样分别在0、5和15 MPa的围压下进行压缩试验。各砂浆试样在不同围压情况下的偏应力应变关系如图2所示。

从图2可以看出，2种砂浆试样的应力应变关系均呈现出明显的非线性特征。在较小的应变下，应力随着应变线性增加，余自若等[14]认为在此阶段，材料在应力作用下被压实，但未导致材料中大量裂纹的生成和扩展，因而偏应力随着应变呈线性增加。当应变进一步增加，应力增加速率将明显降低，应力应变偏离线性关系。Giaccio等[13]和余自若等[14]认为这种应力软化现象与砂浆内部大量裂纹的形成密切相关，由于压应力增加较大以致材料内部产生大量裂纹，且裂纹间相互作用增强，进而导致该阶段材料的应力应变曲线呈现出非线性特征。当应变进一步增加以致偏应力达到峰值强度后试样开始破坏，偏应力应变曲线开始转为下降段。从图2还可以发现，偏应力应变曲线随着围压的增加而变得更加平缓，材料的塑形特性愈加明显，张研和邵建富[17]等认为这是由于水泥基材料中的孔隙在围压作用下的收缩所致。