纳米混凝土物理力学性能的相关分析

朱珏霖 黎俊杰 李洪兵

摘要：随着经济社会的不断进步与发展，人们的生活质量明显剧增，满足人们生活质量的同时确保人们的人身安全，以期促使社会持续发展。基于此现象，以期对纳米混凝土物理学性能进行了深入探究，从而促使人们出行安全得以保障。通过对0.5% SiO2掺入粉煤灰混凝土为研究对象试验得出结论：掺入0.5% SiO2的粉煤灰混凝土在7d和28d内，均可以在原始程度基础上提升不同程度抗压与抗折能力。

关键词：纳米sioa;粉煤灰混凝土;抗压强度

1.纳米材料在土木工程领域的应用研究

通过应用碳纳米管，纳米粘土，可以促进水泥砂浆的水化反应，显著减小界面氢氧化钙颗粒尺寸。在水泥浆中掺入1%纳米 CaCO，可促进水泥基体内部的水化反应，使 Ca （OH）2硅酸盐含量明显降低，产生大量的水化硅酸钙凝胶，使水泥基体的吸水性、气离子渗透性明显降低，使水泥浆中掺入3%纳米CaCO3的水泥浆体微观结构得到明显改善。

2.实验研究

2.1材料

水泥：建福牌425#普通硅酸盐水泥

粉煤灰：厦门蒿屿电厂I级灰

砂中砂，细模2.62，表观密度2.679/m3，堆积密度1.529/cm3

碎石：表观密度：2.6539/ClTl3。松堆密度1.3929/cm3

外加剂：FDN—FZ高效减水剂

纳米SiO2：颗粒尺寸（10±5） nlTl，其表面积（640±50）m2/g;致密密度在<0.189/cm3，SiO2-x含量>99.9%（x在1.2～1.6之间，并且明确了指硅氧结构，其由于表面欠氧而偏离稳定状态。

水：普通自来水

2.2配合比

表1所示粉煤灰混凝土的配比（单位为千克）：水灰比为0.396，其混凝土含砂率为34.5%，粉煤灰掺量占整体胶凝材料的35%。以 FC为基础，以0.5%的SiO2为基体，建立纳米混凝土的配比体系。

2.3实验方法、过程及结果

现场进行试验，通过对混合了FDN—FZ型高效减水剂与部分水，进行自备试验，将纳米SiO2倒入其中，最后再进行搅拌工作;纳米SiO2并不溶于水，但是利用FDN—FZ型高效减水剂的分散性，可以促进纳米SiO2溶于混合物当中。通过利用强力搅拌的方式，可以将水泥、砂、石及粉煤灰进行均匀的搅拌，倒入适当分量水的同时进行有效的搅拌，再次进行添加适量的水，此过程中还要加入适量的高效减水剂与纳米SiO2混合液，进行搅拌至60min。通过测试之后，结果表明，纳米混凝土（NC）和粉煤灰混凝土（FC）的塌落度都在12～16之间，并且表明出纳米SiO2的掺入量，对混凝土塌落度造成的影响相对较小。通过浇注试验之后，抗压强度尺寸为15cm×15cm，抗折强度的尺寸为15cm×45cm，并且针对每一组开展了为期7d、28d的抗压、抗折强度试验，试验结果见表2。

用 philips生产的XL30ESEM环境扫描电子显微镜对保存28天的 FC和 NC试块进行扫描。其观察范围主要包括凝胶材料与凝胶以及石子的界面等等，放大范围包括：500、1000、2000、5000、10000倍，分别观察其微观和细观结构。

3.实验结果分析

这些水泥中的主要成分有硅酸三钙（c3s）、硅酸二钙（QS）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF），它们的含量占水泥总量的90%以上。这些化合物释放一定的热量，反应式如下：

利用粉煤灰所具有的火山灰效应，生成C-S-H和C-A-H型胶凝剂，进一步填充混凝土的孔隙：

在7d之内，Ca （0 H）内大量形成了水泥浆体和骨料界面，这些因素会对混凝土的粘结力和早期强度造成一定的影响，纳米硅氧烷因其比表面更具活性，可与早期形成的 Ca （OH）2发生快速反应，并有效地细化 Ca （OH）2，从而减少碱性骨料反应和硫酸盐侵蚀，促进混凝土后期强度的提升的同时有效提高水泥浆体烘衣机骨料的边界强度。

4.总结

综上所述，通过加入少量的纳米颗粒在粉煤灰混凝土中，能够有效的提升粉煤灰混凝土的抗压折强度（尤其是早期强度），提高粉煤灰混凝土的耐久性的同时增强混凝土的密实性。以期促使社会和谐持续发展。

参考文献

[1]杨杉，籍凤秋.纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能的影响[J].铁道建筑，2011，（8）：133-135.

[2]姚廒，师阳.纳米SiO2混凝土力学性能研究①[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2019，37（4）：517-519，524.

（四川輕化工大学 643000）