来自 建筑 2018-11-22 14:58 的文章

纳米材料与技术在水泥混凝土中的应用探究

  摘要: 水泥混凝土中加入纳米材料在现代建筑行业中应用十分广泛。综合讲述了纳米材料在水泥混凝土中的应用, 并总结了目前的应用现状。分析对比了在水泥混凝土中常用的几种纳米材料的效果以及将来在其中运用的趋势。

  关键词: 纳米材料; 水泥; 混凝土; 探索;

纳米材料论文配图

  0 引言

  纳米材料典型的晶粒尺寸为1~100nm, 作为一种新材料在各领域展现出广阔的应用前景。在当今建筑行业, 水泥混凝土被广泛应用, 但是由于其成本的原因, 还没有对纳米技术及纳米材料在水泥混凝土的改造性上加以重视。研究证实, 水泥硬化浆体的组成是:纳米级孔、纳米级粒子和毛细孔。研究成果证实:用纳米技术及纳米材料可以进一步改善水泥混凝土的微观机构, 可以对水泥混凝土进行改性, 显着提高混凝土的物理学性能和耐久性。

  1 纳米材料的特性及作用

  实验研究显示, 使用纳米技术将纳米材料加入水泥混凝土, 水泥混凝土的空隙将会被纳米矿粉填充, 是混凝土的流动性增加, 还可以使混凝土中水泥和骨料的结构面得到改善, 增加混凝土的强度、耐久性和抗渗性能, 这是由于纳米粒子的表面效应和小尺寸效应的结果。使用纳米技术将粒子的尺寸减小到纳米级, 会引起表面原子数急剧增加, 粒子的表面积和表面能都会随着上升, 与普通粒子相比, 化学活性和催化活性都有很大的变化, 这样可以使纳米矿粉和水化产物大量键合, 同时在以纳米矿粉为泾河的颗粒表面形成水化硅酸钙凝胶相, 把相对松散的水化硅酸钙进行胶凝, 变为以纳米矿粉为核心的网状结构, 致使水泥石的徐变度降低, 由此可以提高水泥硬化浆体的强度及其他的性能[1]。

  2 纳米技术在混凝土中的应用

  应用在混凝土中的纳米材料主要有纳米Si O2、纳米Ti O2、碳纳米管、纳米Zr O2、纳米碳酸钙、纳米粘土等。

  (1) 纳米Si O2是较早被应用于提高混凝土性能的研究中的。纳米Si O2具有更强的凝硬性, 纳米Si O2与氢氧化钙晶体发生反应, 在骨料—水泥界面过渡区形成C—S—H凝胶, 有效的降低了氢氧化钙晶体的数量和大小, 由此可以提高早期的水泥混凝土的强度, 并可以提高31%~57%的抗折强度。混凝土中加入纳米Si O2, 较之以前, 结构更加紧密。均匀, 有效提高了水泥混凝土的水渗透性。