納米混凝土物理力學性能的相關分析

朱玨霖 黎俊杰 李洪兵

摘要：隨著經濟社會的不斷進步與發展，人們的生活質量明顯劇增，滿足人們生活質量的同時確保人們的人身安全，以期促使社會持續發展。基于此現象，以期對納米混凝土物理學性能進行了深入探究，從而促使人們出行安全得以保障。通過對0.5% SiO2摻入粉煤灰混凝土為研究對象試驗得出結論：摻入0.5% SiO2的粉煤灰混凝土在7d和28d內，均可以在原始程度基礎上提升不同程度抗壓與抗折能力。

關鍵詞：納米sioa;粉煤灰混凝土;抗壓強度

1.納米材料在土木工程領域的應用研究

通過應用碳納米管，納米粘土，可以促進水泥砂漿的水化反應，顯著減小界面氫氧化鈣顆粒尺寸。在水泥漿中摻入1%納米 CaCO，可促進水泥基體內部的水化反應，使 Ca （OH）2硅酸鹽含量明顯降低，產生大量的水化硅酸鈣凝膠，使水泥基體的吸水性、氣離子滲透性明顯降低，使水泥漿中摻入3%納米CaCO3的水泥漿體微觀結構得到明顯改善。

2.實驗研究

2.1材料

水泥：建福牌425#普通硅酸鹽水泥

粉煤灰：廈門蒿嶼電廠I級灰

砂中砂，細模2.62，表觀密度2.679/m3，堆積密度1.529/cm3

碎石：表觀密度：2.6539/ClTl3。松堆密度1.3929/cm3

外加劑：FDN—FZ高效減水劑

納米SiO2：顆粒尺寸（10±5） nlTl，其表面積（640±50）m2/g;致密密度在<0.189/cm3，SiO2-x含量>99.9%（x在1.2～1.6之間，并且明確了指硅氧結構，其由于表面欠氧而偏離穩定狀態。

水：普通自來水

2.2配合比

表1所示粉煤灰混凝土的配比（單位為千克）：水灰比為0.396，其混凝土含砂率為34.5%，粉煤灰摻量占整體膠凝材料的35%。以 FC為基礎，以0.5%的SiO2為基體，建立納米混凝土的配比體系。

2.3實驗方法、過程及結果

現場進行試驗，通過對混合了FDN—FZ型高效減水劑與部分水，進行自備試驗，將納米SiO2倒入其中，最后再進行攪拌工作;納米SiO2并不溶于水，但是利用FDN—FZ型高效減水劑的分散性，可以促進納米SiO2溶于混合物當中。通過利用強力攪拌的方式，可以將水泥、砂、石及粉煤灰進行均勻的攪拌，倒入適當分量水的同時進行有效的攪拌，再次進行添加適量的水，此過程中還要加入適量的高效減水劑與納米SiO2混合液，進行攪拌至60min。通過測試之后，結果表明，納米混凝土（NC）和粉煤灰混凝土（FC）的塌落度都在12～16之間，并且表明出納米SiO2的摻入量，對混凝土塌落度造成的影響相對較小。通過澆注試驗之后，抗壓強度尺寸為15cm×15cm，抗折強度的尺寸為15cm×45cm，并且針對每一組開展了為期7d、28d的抗壓、抗折強度試驗，試驗結果見表2。

用 philips生產的XL30ESEM環境掃描電子顯微鏡對保存28天的 FC和 NC試塊進行掃描。其觀察范圍主要包括凝膠材料與凝膠以及石子的界面等等，放大范圍包括：500、1000、2000、5000、10000倍，分別觀察其微觀和細觀結構。

3.實驗結果分析

這些水泥中的主要成分有硅酸三鈣（c3s）、硅酸二鈣（QS）、鋁酸三鈣（C3A）和鐵鋁酸四鈣（C4AF），它們的含量占水泥總量的90%以上。這些化合物釋放一定的熱量，反應式如下：

利用粉煤灰所具有的火山灰效應，生成C-S-H和C-A-H型膠凝劑，進一步填充混凝土的孔隙：

在7d之內，Ca （0 H）內大量形成了水泥漿體和骨料界面，這些因素會對混凝土的粘結力和早期強度造成一定的影響，納米硅氧烷因其比表面更具活性，可與早期形成的 Ca （OH）2發生快速反應，并有效地細化 Ca （OH）2，從而減少堿性骨料反應和硫酸鹽侵蝕，促進混凝土后期強度的提升的同時有效提高水泥漿體烘衣機骨料的邊界強度。

4.總結

綜上所述，通過加入少量的納米顆粒在粉煤灰混凝土中，能夠有效的提升粉煤灰混凝土的抗壓折強度（尤其是早期強度），提高粉煤灰混凝土的耐久性的同時增強混凝土的密實性。以期促使社會和諧持續發展。

參考文獻

[1]楊杉，籍鳳秋.納米碳酸鈣對鋼纖維混凝土物理力學性能的影響[J].鐵道建筑，2011，（8）：133-135.

[2]姚廒，師陽.納米SiO2混凝土力學性能研究①[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2019，37（4）：517-519，524.

（四川輕化工大學?643000）