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纳米二氧化硅在混凝土中的应用研究进展
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  • 发布时间:2021-10-10
资料介绍

纳米二氧化硅在混凝土中的应用研究进展
刘 刚 。徐 安 ,曾 力
(武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室 ,湖北 武汉 430072)
摘 要 : 纳米材料在诸多领域得到了成功运用 ,为改善混凝土的性能提供了新思路。纳米 SiO:因其极强的火山灰活性 、晶核作用
和微集料填充效应可以显著改善混凝土性能,成为 目前纳米材料在水泥混凝土领域的关注热点。综述了掺纳米 SiO:混凝土的应用
研究现状,概述了纳米 SiO 对混凝土力学性能、工作性以及耐久性能的影响,并就其作用机理进行了分析 ,还对 目前纳米 SiO:在实
际应用中存在的问题和研究方向提出了合理建议。
关键词 : 纳米二氧化硅;混凝土;力学性能 ;工作性;耐久性能
中图分类号 : TU528.041 文献标志码: A 文章编号 : 1002—3550(2014)10—0066—04
Research progress of application of nano-SiO2 in concrete
L/U Gang,X U An,ZENG Li
(StateKeyLaboratoryofWaterResources andHydropowerEngineering Science,WuhanUniversity,Wuhan430072,China)
Abstract: The successful application of nano--materials to various fields gives a alternative way of improving the performance of con--
crete.Nan o-Si02 has been a focus ofthe concrete field,because it can improve the perform ance ofconcrete for its strong pozzolanic activi—
ty,effect of crystal seed and m icro—aggregate filling effect.The research progress of application of concrete with nano-SiO2 w ere review ed,
the effect ofadding nano—SiO2 on mechanical properties,workability and durability ofconcrete was introduced,and the action mechanism
of nano-SiO2 was an alyzed.At last,some reasonable advice for the further researchs and solving problems in practical application of
nano-Si02 was also presented.
Key words: nano-SiO2;concrete;mechanical propertiy;workability;durability
0 引言 1 纳米 SiO:对混凝土力学性能的影响
1990年 7月 国际上第一届纳米科学技术学术会议在
美国召开 ,正式确立纳米材料科学成 为材料科学的一个新
的分 支[1]。近些年来 ,各国的科研 学者大多从 材料种类 、掺
量和养护制度等方面来 提高混凝土性能 ,但是在混凝土 中
掺加纳米材料 的研究非常少 ,而纳米材料具有的尺寸效应 、
量子效应 、表面效应和界面效应使它具有传统材料所不具
有的特殊性质 ,使其吸引了大量学者对进行研究 。
20世纪 90年代开始 了纳 米材料在水泥混 凝土 中的
应用研究 ,研究表 明 ,在混凝土 中掺加纳米颗粒后可 以
更加密实 ,早期强度提高 ,韧性增强 ,还可以显著地提高混
凝土 的耐久性 。目前在水泥混凝 土中得到应用 的纳米材料
主要有纳米 SiO 、纳米 CaCO 及低温稻壳灰等 ,其中纳米
SiO (Nano.SiO2,NS)是一种粒径仅为 20 D/n左右 的无定形
物质 ,由于其 具有极 强的火 山灰 活性 、晶核作用和微集料
填充效应 ,可以显著增加混凝土的强度 、工作性和耐久性 ,
因此得到了广泛关注。
收稿 日期 :2014-o4_28
基金 项 目 :国家大坝安全工程研究中心基金(201 1NDS025)
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由于纳米 SiO 具有优 良的火 山灰活性 ,掺入 适量纳
米 SiO 能使混凝 土的各 龄期强度均有所 提高 -6],且表现
出对早期强度 的提升作用 明显 ,对后期强度影响较弱的特
点。从优化混凝土力学性能的角度看 ,纳米 SiO:的掺量存
在一个适宜范 围 ,如果超过这个范围后 ,掺入纳米 SiO 反
而会 导致 混凝 土各项 强度 的下降[71。由于测试标 准的不统
一 , 目前对纳米 SiO 最佳掺量的研究结论呈现了一定程度
的不一致[5-13]。叶青圈、郭保林[)]等人通过对掺纳米 SiO 混凝土
性能的试验研究 ,认为从抗压强度提升的角度 ,纳米SiO 最
佳掺量为 3%左右 ;李 固华圈通过研究纳米 CaCO (NC)和纳
米 SiO (Ns)以及 与硅 灰(SF)复合 后 的混凝 土 的性 能 ,得
出 0.5%~1.0%是提高混凝土强度的纳米 SiO 适宜掺量 ;侯
学彪等 进行 了掺纳米 SiO 混凝土力学性能试验 ,结果表
明 ,从提升混凝土力学性能的角度 ,纳米 SiO:的适宜掺量
范围是 1.5%~2.0%;王宝 民 系统地研究了纳米 SiO 对 高
性能混凝土性 能的影响 ,认 为从提高混凝土抗压强度 的方

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