纳米材料在水泥基材料中的应用研究
纳米材料在混凝土中的应用研究
层有 机材料 ， 使之具有 亲水 性 ， 将它添加 到密封胶中很快就会形 成一
种硅石结构 ， 即由纳米 ＳＯ 小颗粒形成 的网络结构 ， ｉ 抑制胶体流动 ， 固化 速度加快 ， 提高凝结效果 。 借鉴当今 纳米技术在 陶瓷和 聚合物领域 内的研究 和应 用成果 ， 用 应
成 的
要提高混凝土的耐久性 ， 必须对混凝 土的结构设计 、 材料选择 、 环境 状态 、 配合 比设计 以及相应 的机械设备、 工工艺等作全面优化组合。 施 应
用新技术和新材料是高性能混凝土发展的必由之路 。随着科学技术的发 展， 混凝 土的制备和应用技术也将 进一步发展 ， 利用新 工艺改造传统 材 料， 对提升其 性能 ， 拓展其应用领域具有重要 的意义 。 近２ ０年来 ， 纳米结构材料越来越 引起人们的兴趣。在原料中添加适 量的纳米 ＳＯ ， ｉ 陶瓷制品的脆性 可大 大降低 ， 而韧 性可提高几倍 至几 十 倍， 光洁度也有明显提高。在黏合剂和密封胶巾添加适量 的纳米 ＳＯ ， ｉ：可 使 黏结效果和密封性能大大提 高。 其作用机理是在纳米 ＳＯ 的表面包覆 ｉ：
水 泥混凝 土是一种传统的建筑材料 ， 随着人 口的不断增长和社会工
业化 的深入发展 ， 混凝土的用量也在不断地增加。 据文献报 道，０ ０年我 ２０ 国混 凝 土用 量 达 到 了 ２ 亿 ｍ 十 几 年来 ，大 量 的 科 学 研 究 工 作 业 已证 ０ 。 明， 混凝土力学性能和耐 久性的改善 ， 关键在于降低含水量。同时发现 ， 如在配合 比设计中采用最密实混合原则（ 最小空间 比）则可获得一种连 ，
一
２ 纳米 材料在 混凝 土 中的应用 现状
混凝土中纳米二氧化硅应用技术规范解析
混凝土中纳米二氧化硅应用技术规范解析混凝土是我们日常生活中广泛应用的建筑材料之一，而纳米二氧化硅作为一种新型的添加剂，正在逐渐被应用于混凝土中。
本文旨在解析混凝土中纳米二氧化硅的应用技术规范，帮助读者更好地理解这一新兴技术的背后。
一、纳米二氧化硅的概念和特性1.1 纳米二氧化硅的概念纳米二氧化硅是指颗粒尺寸在1到100纳米范围内的二氧化硅材料。
与传统的粗颗粒二氧化硅相比，纳米二氧化硅具有更大的比表面积和更好的活性，能够在混凝土中起到各种有益的作用。
1.2 纳米二氧化硅的特性纳米二氧化硅具有以下几个主要特性：1) 高活性：纳米二氧化硅表面活性高，能与混凝土中的水泥或其他成分迅速发生反应，提高混凝土的致密性和强度。
2) 微观效应：纳米二氧化硅的纳米颗粒能够填充混凝土中的微观孔隙，减少渗透和渗漏，提高混凝土的耐久性。
3) 自愈合效应：纳米二氧化硅能够通过与混凝土中的水结合形成胶状物质，填充裂缝和缺陷，实现混凝土的自愈合。
二、纳米二氧化硅在混凝土中的应用技术规范2.1 添加剂用量控制添加纳米二氧化硅的用量是影响其应用效果的关键因素之一。
根据不同的混凝土类型和强度等级，应根据相关技术规范确定合适的添加剂用量范围，并进行合理控制。
2.2 混凝土配合比设计在混凝土配合比设计中，需要考虑纳米二氧化硅的添加对混凝土的水胶比、黏稠度和流动性等性能的影响。
根据实际需求和技术要求，合理调整混凝土的材料配合比，以确保纳米二氧化硅的添加能够发挥最佳效果。
2.3 施工工艺要求在混凝土施工过程中，应注意以下几个方面的工艺要求：1) 搅拌：在搅拌混凝土时，应将纳米二氧化硅均匀地分散于水泥浆体中，避免团聚和堆积。
2) 浇筑：在浇筑混凝土时，应采用适当的方式和工具，保证混凝土的均匀性和致密性。
3) 养护：在混凝土养护过程中，应根据添加纳米二氧化硅的特性，合理控制水分蒸发，避免干燥和开裂。
三、纳米二氧化硅在混凝土中的应用效果3.1 提高混凝土的强度和耐久性添加适量的纳米二氧化硅可以增强混凝土的致密性和强度，提高其抗压强度、抗折强度和耐久性。
纳米颗粒对水泥基材料性能影响的研究进展
向。简要介绍 了纳米颗粒对 水泥基材料 的工作 性、 力 学性 能、 耐久性能的影响 ， 以及 纳米材料赋 予水泥基材料 的新功
能， 并探 讨 了纳 米 颗 粒 改 善 水 泥 基 材 料 结 构 与 性 能 的 机 理 。 关 键 词 水泥基材料 纳米颗粒 工作性 耐久性 力学性能
中图分类号 ： ＴＵ５ ２ ８
纳米颗 粒对 水 泥基材 料性 能影 响 的研 究进展 ／ 劳有盛 等
・ ９ ３ ・
纳 米颗 粒 对 水 泥基 材 料性 能 影 响 的研 究 进展
劳有盛 ， 张 磊 ， 王 雪平 ， 杨久俊 。 ， 余海燕
（ １ 天津城建大学材料科学 与工程学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ； ２ 天津市软土特性与工程环境重点实验室 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ） 摘要 纳米材料在水 泥基材料 中的研 究和应用还处 于初级阶段 ， 但 已成为改善 水泥基材料性 能的一个重要 方
碳纳米管水泥基复合材料的研究综述
总752期第十八期2021年6月河南科技Journal of Henan Science and Technology碳纳米管水泥基复合材料的研究综述王兵朱洲萍闵金伟林泽桦（江西理工大学土木与测绘工程学院，江西赣州341000）摘要：在广大学者的共同努力下，关于碳纳米管水泥基复合材料的性能研究越来越多，已取得了一些研究成果。
基于此，本文对碳纳米管在水泥基复合材料中的应用研究进行综述，包括碳纳米管在水泥净浆中的应用研究，碳纳米管在混凝土中的应用研究，碳纳米管在砂浆中的应用研究。
关键词：碳纳米管；水泥基；力学性能中图分类号：TQ172.1；TB332文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）18-0092-03 Review of Carbon Nanotube Cement-Based CompositesWANG Bing ZHU Zhouping MIN Jinwei LIN Zehua（School of Construction and Surveying&Mapping Engineering,Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi341000）Abstract:With the joint efforts of many scholars,there are more and more researches on the properties of carbon nanotube cement matrix composites,and some achievements have been made.Based on this,this paper summarizes the application research of carbon nanotubes in cement-based composites,including the application research of car⁃bon nanotubes in cement paste,the application research of carbon nanotubes in concrete and the application research of carbon nanotubes in mortar.Keywords:carbon nanotubes；cement-based；mechanical properties由于混凝土的凝结硬化特性，其内部往往存在大量的原生微裂缝、空隙与缺陷。
纳米材料对混凝土微结构影响的研究
纳米材料对混凝土微结构影响的研究一、引言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其性能的优劣直接影响到建筑物的质量和寿命。
近年来，纳米材料作为一种新型材料，被广泛应用于混凝土中，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
本文旨在探讨纳米材料对混凝土微结构的影响，为混凝土的加强提供理论依据。
二、纳米材料的概念纳米材料是指至少有一个尺寸小于100纳米的材料，其在尺寸上与许多生物分子相当。
纳米材料具有较高的比表面积和特殊的物理化学性质，具有独特的应用价值。
三、纳米材料在混凝土中的应用纳米材料可以通过控制其形态、尺寸和表面性质来调节其在混凝土中的作用。
目前，常见的纳米材料有纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳管等。
1. 纳米二氧化硅纳米二氧化硅具有较高的比表面积和孔隙度，可以填充混凝土中的毛细孔隙，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2. 纳米氧化铝纳米氧化铝可以通过表面修饰来增强与混凝土骨料的粘结强度，提高混凝土的力学性能和抗裂性能。
3. 纳米碳管纳米碳管具有较高的机械强度和导电性能，可以用于增强混凝土的力学性能和导电性能。
四、纳米材料对混凝土微结构的影响纳米材料对混凝土微结构的影响主要表现在以下几个方面：1. 毛细孔隙结构纳米材料可以填充混凝土中的毛细孔隙，从而减少混凝土的孔隙率和渗透性，提高混凝土的耐久性。
2. 水泥基体结构纳米材料可以改善混凝土中水泥基体的结晶结构，从而提高混凝土的强度和耐久性。
3. 骨料-水泥基体界面结构纳米材料可以增强混凝土中骨料与水泥基体的粘结强度，从而提高混凝土的力学性能和抗裂性能。
4. 混凝土微观结构纳米材料可以改变混凝土微观结构的形态和大小分布，从而影响混凝土的强度和耐久性。
五、纳米材料对混凝土性能影响的实验研究为了验证纳米材料对混凝土性能的影响，许多学者进行了实验研究。
以纳米二氧化硅为例，以下是相关研究的结果：1. 纳米二氧化硅对混凝土强度的影响研究表明，添加适量的纳米二氧化硅可以显著提高混凝土的强度和抗裂性能。
纳米二氧化硅在混凝土中的应用现状研究
摘要混凝土材料至今已有100多年的历史,现如今已经成为桥梁工程,土木工程,交通水利等现代工程结构的重要组成材料。
但是普通混凝土有自重很大,施工不当时容易开裂;现浇后硬化慢导致工期长等的缺点。
因此,研究提高混凝土的耐久性和强度等工作性能具有十分重大的意义。
纳米二氧化硅是纳米材料家族中最具有发展前景的一项,它是一种非金属材料，粒径仅约20纳米，外观为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染。
此外，纳米二氧化硅具有较强的火山灰效应，可以降低了混凝土的坍落度和扩展度，改善了混凝土中骨料与料浆的界面。
其晶体成核和微团聚体填充效应可以改善混凝土的孔结构和微缺陷，使混凝土内部结构更加致密，提高混凝土早期强度,为提高混凝土的性能提供了新的思路,是21世纪最有前景的材料之一。
关键词:纳米二氧化硅混凝土力学性能工作性耐久性第一章绪论1.1研究背景及意义自1824年波兰发明水泥以来，水泥混凝土材料至今已有160多年的历史。
现如今已经成为桥梁工程,土木工程,交通水利等现代工程结构的重要基础原材料之一。
而混凝土作为土木工程中消耗量巨大的人工建筑材料,其需求量为材料之最。
根据调查结果得知,目前我国混凝土平均年用量约为109立方,且有持续快速增长的趋势。
但是普通混凝土有抗拉强度低、自重大,性脆;施工不当时容易开裂;现浇后硬化慢导致工期长等的缺点,限制了他在很多领域中的应用。
近年来，许多研究学者从混凝土养护体系、养护内容和养护类型等方面来提高混凝土的性能，但在混凝土中加入纳米二氧化硅的研究却少之又少。
纳米二氧化硅是纳米材料家族中最具有发展前景的一项,它是一种非金属材料，粒径仅约20纳米，外观为无定形白色粉末，无毒、无味、无污染。
它还具有传统材料所没有的尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。
研究结果发现,在混凝土中掺入适量的纳米二氧化硅可以增强火山灰反应来改善混凝土的孔结构和微缺陷,从而提高混凝土的各龄期强度（其中以早期强度的提高最为明显）。
纳米材料在水泥基材料中的应用
纳米材料在水泥基材料中的应用引言：纳米材料作为一种新兴的材料科学领域，具有优异的物理和化学性质，广泛应用于各个领域。
在建筑材料中，特别是水泥基材料中，纳米材料的应用正在得到越来越多的关注。
本文将介绍纳米材料在水泥基材料中的应用，并探讨其优势与挑战。
一、纳米材料在水泥基材料中的应用优势1. 改善水泥基材料的力学性能：纳米颗粒具有较大的比表面积和高度的活性，能够与水泥基材料中的水化产物进行更充分的反应，从而提高水泥基材料的力学性能，如强度、抗裂性等。
2. 提高水泥基材料的耐久性：纳米材料能够填充水泥基材料中的微观缺陷，提高其致密性和抗渗性，从而延长材料的使用寿命，并减少维修与更换的频率。
3. 调控水泥基材料的微观结构：纳米材料可以通过改变水泥基材料的晶体结构和孔隙结构，调控材料的物理和化学性能，从而实现对材料性能的精确控制。
二、纳米材料在水泥基材料中的具体应用1. 纳米硅酸盐颗粒的应用：纳米硅酸盐颗粒可以用作水泥基材料的掺合料，能够增强水泥基材料的力学性能和耐久性。
同时，纳米硅酸盐颗粒还具有催化剂的作用，可以促进水泥基材料的水化反应，提高水泥基材料的早期强度。
2. 纳米氧化铝颗粒的应用：纳米氧化铝颗粒可以用作水泥基材料的填料，能够填充水泥基材料的孔隙，提高材料的致密性和抗渗性。
此外，纳米氧化铝颗粒还能够吸附水泥基材料中的有害物质，减少材料的污染程度。
3. 纳米碳纤维的应用：纳米碳纤维可以用作水泥基材料的增强材料，能够提高材料的强度和韧性。
此外，纳米碳纤维还具有导电性和导热性，可以应用于水泥基材料的防雷和导热等方面。
4. 纳米氧化钛颗粒的应用：纳米氧化钛颗粒可以用作水泥基材料的添加剂，能够吸收紫外线，减少水泥基材料的老化和变色。
同时，纳米氧化钛颗粒还具有自洁性，能够降低材料的污染和维护成本。
三、纳米材料在水泥基材料中的挑战与展望1. 纳米材料的合成和制备：纳米材料的合成和制备方法仍面临一定的挑战，如成本高、工艺复杂等。
纳米材料在水泥工业中的应用概述
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水 泥 的 研 究 主 要 集 中在 两 个 方 2 纳 米 材 料 的研 究 概 况
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纳 米科 技 是在 ２ ０世 纪 ８ ０年代 逐 渐 发展 和 新
— 特 及 用 舔 拟 应
３１纳 米材料 的 表面 与界 面效应 ．
这 是 我 国 社 会 经 济 发展 和 水 泥 材 料科 学 发展 的 重 大需求
学发展
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泥 材 料 发 展 的 趋 于 多样 化 越 来 越 好 的 满 足 日 益 增
，
两 个 方面 相 辅相 承 推 动 了 水 泥 材 料 的科
，
。
长 的各种 工 程 建筑 和 人 民生 活 需 要 就 目前而 言
开 发重点
，
度 的改善水泥 以及 水泥基 材料的发展 和应 用 为水
泥 行业 的 发展 提供推 动 力。
。
使水泥 工 业 的发展 更加节能
，
、
降耗 环
、
保 符合减 少 能 源 浪费 加 强 资 源 的 利 用 走 可 持 续
，
发展 的道 路
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水 泥 材 料 的研 究现 状
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(2 ) 水 泥 及 水 泥 基 材 料 的 性 能 的 改 善 和 提 高
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纳 米材 料
在 水 泥 工 业 中 的应 用 概 述
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基于纳米材料的自愈合混凝土研究进展
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要涉及强度、性能和耐久性的提高。Qi
ng 等 3 的研 究
(包括纳米二氧化硅、纳 米 氧 化 铝、聚 羟 酸 盐 和 纳 米 高
结果表明,含有纳米 二 氧 化 硅 的 混 凝 土 比 含 有 硅 灰 的
岭土等)的 可 获 得 性,混 凝 土 的 性 能 得 到 了 显 著 的 改
混凝土能获得早 期 强 度。 当 掺 入 超 塑 化 剂 量 最 低 时,
性能增强耐久性的新型纳米混凝土。随着混凝土技术
混凝土,这得益于 CCCW 与 NS 的 掺 入 促 进 了 裂 缝 处
的发展,纳米材料也 被 用 于 降 低 混 凝 土 的 孔 隙 率 和 增
未水化水泥颗粒的水化反应,生成结晶体,从而形成致
强混凝土的耐久性,特 别 是 在 具 有 自 愈 合 性 能 的 智 能
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纳米材料在混凝土中的应用研究
通过软件测试与生产项 目的实际应用证明，修正
后预计 的下沉曲线在盆地边缘区与实测下沉曲线
具 有很 好 的吻合 程 度 ， 加符 合实 际情 况 ， 而说 更 从 明本文 所用 的修 正模 型是 有效 的。
１ 概
述
２ 纳米材料在混凝 土中的应 用现状
（） １ 纳米 ＳＯ 应用 于混 凝 土 中的研 究 。浙江 ｉ 工业 大学 、重庆 大学 和哈 尔滨工 业 大学 学者研 究
水泥混凝土是一种传统 的建筑材料 ，随着人
口不 断增 长和社 会 工业 化 的深入 发展 ，混凝 土 的
用量不断地增加 。 大量 的科学研究工作证 明， 混凝 土力学性能和耐久性 的改善 ，关键在于降低含水
用成 果 ，应用 纳米 技术 对混 凝 土进行 改 进性 的研
的可行 性 研 究 。在 混 凝 土 随着 纳 米矿 粉 Ａ ， １ 或 Ｏ
究， 许多研究者将 纳米矿粉 （ 如纳米 Ｓ 纳米硅 ｉ、 Ｏ 粉、 纳米 Ｃ Ｃ ） ａ Ｏ 等 作为外掺料引入到混凝土 中， 对改善混凝土的微观结构 ，以显著提高其物理力
中水泥 浆体 的结 构 和性 能 、水 泥浆 体 与骨 料 的界
Байду номын сангаас
形成键合 ， 并生成 Ｃ Ｈ凝胶 。更重要的是在水泥 Ｓ
硬化 浆体 原有 网结 构 的基础 上又建 立 了一个 新 的
面结构和性能 ， 从而使混凝土 的强度 、 韧性 、 抗渗 性和耐久性能得以提高。
网络 ， 以纳米矿粉为网的结点 ， 键合更多纳米级的
量。 混凝 土结 构 的耐久 性取 决 于混凝 土 结构设 计 、
表明 ］ ， 纳米 Ｓ ｉ 具有较高的火山灰活性 ， Ｏ 将纳 米Ｓ ｉ 材料掺人到水泥基材料 中， Ｏ 其强度和流动
纳米材料在水泥基材料中的应用
纳米材料在水泥基材料中的应用引言：近年来，纳米材料在各个领域的应用越来越广泛，其中在水泥基材料中的应用也备受关注。
纳米材料的引入能够显著改善水泥基材料的性能，提高其力学性能、耐久性和抗裂性能，同时还能够优化材料的微观结构。
本文将介绍纳米材料在水泥基材料中的具体应用及其优势。
一、纳米颗粒在水泥基材料中的应用纳米颗粒是纳米材料的一种常见形态，其直径在1至100纳米之间。
纳米颗粒可以作为水泥基材料中的添加剂，用于改善其性能。
例如，纳米二氧化硅颗粒可以增加水泥基材料的强度和耐久性，提高其抗裂性能。
此外，纳米二氧化硅颗粒还能够填充水泥基材料中的微观孔隙，减少渗透性，提高材料的防水性能。
二、纳米纤维在水泥基材料中的应用纳米纤维是一种纳米级别的纤维材料，其直径通常在1至100纳米之间。
纳米纤维可以作为增强材料添加到水泥基材料中，以提高材料的力学性能。
例如，纳米碳纤维可以显著增强水泥基材料的抗拉强度和抗冲击性能。
此外，纳米纤维还能够改善水泥基材料的断裂韧性，防止材料出现微裂纹。
三、纳米涂层在水泥基材料中的应用纳米涂层是一种应用纳米技术制备的薄膜材料，可以覆盖在水泥基材料的表面，以改善其性能。
例如，纳米氧化铝涂层可以增加水泥基材料的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
此外，纳米涂层还能够改善水泥基材料的抗污染性能，减少污染物对材料的侵蚀。
四、纳米颗粒增强水泥基材料的机制纳米颗粒作为添加剂引入水泥基材料中，可以通过多种机制提高材料的性能。
首先，纳米颗粒可以填充水泥基材料中的微观孔隙，减少孔隙率，提高材料的致密性和强度。
其次，纳米颗粒能够与水泥基材料中的水化产物反应，形成纳米晶体，增加材料的强度和硬度。
此外，纳米颗粒还能够改变水泥基材料的微观结构，提高其抗裂性能和耐久性。
五、纳米材料在水泥基材料中的应用前景纳米材料在水泥基材料中的应用具有广阔的前景。
随着纳米技术的不断发展，更多种类的纳米材料将被开发出来，并应用于水泥基材料中。
纳米材料在水泥混凝土中的应用技术
纳米材料在水泥混凝土中的应用技术一、引言水泥混凝土是建筑工程中最为常用的材料之一，其主要成分为水泥、砂、石等，具有硬度高、强度大、耐久性好等优点。
然而，传统的水泥混凝土在应用中存在一些问题，例如早期强度低、抗裂性差、难以实现高强高性能等。
因此，近年来人们对水泥混凝土的研究和改进不断加强，纳米材料的应用被广泛关注。
本文将详细介绍纳米材料在水泥混凝土中的应用技术。
二、纳米材料概述纳米材料是一种在尺寸上小于100纳米的材料，具有很高的比表面积和表面能，且具有特殊的物理、化学、热学性质，与传统材料相比具有很多优异的性能。
常见的纳米材料有二氧化硅纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、纳米碳管等。
三、纳米材料在水泥混凝土中的应用1、纳米氧化硅纳米氧化硅是一种重要的纳米材料，其在水泥混凝土中的应用主要是通过表面改性来实现的。
纳米氧化硅与水泥基体中的钙离子反应，形成硅酸钙胶凝物，可以提高水泥混凝土的强度和硬度，同时也可以改善水泥混凝土的抗渗性和耐久性。
此外，纳米氧化硅还可以通过吸附水泥中的自由钙离子，进而减少水泥混凝土的收缩。
2、纳米氧化铝纳米氧化铝是一种常见的纳米材料，其在水泥混凝土中的主要应用是通过表面改性来实现的。
纳米氧化铝与水泥基体中的钙离子反应，形成氢氧化铝胶凝物，可以提高水泥混凝土的强度和硬度，同时也可以改善水泥混凝土的抗渗性和耐久性。
此外，纳米氧化铝还可以改善水泥混凝土的抗裂性和耐久性。
3、纳米碳管纳米碳管是一种新兴的纳米材料，其在水泥混凝土中的应用主要是通过增强机理来实现的。
纳米碳管具有很高的强度和刚度，可以提高水泥混凝土的强度和硬度，同时也可以改善水泥混凝土的抗裂性和耐久性。
此外，纳米碳管还可以通过吸附水泥中的自由钙离子，进而减少水泥混凝土的收缩。
4、纳米二氧化钛纳米二氧化钛是一种常见的纳米材料，其在水泥混凝土中的应用主要是通过吸收紫外线来实现的。
纳米二氧化钛可以吸收紫外线，形成活性氧和自由基，可以分解空气中的有害物质，从而改善水泥混凝土的环保性能和耐久性。
植物纳米纤维增强水泥基性能研究进
价值工程0引言改革开放以来我国经济经历了发展的黄金时期，建筑行业取得了前所未有的高速发展，成为了我国经济体系中的一大主要产业。
而水泥作为世界上使用最广泛、用料最大的建筑材料，因其低廉的价格、取材简便、性能较好已经成为了建筑行业不可或缺的材料。
2018年我国建筑的全周期耗能总和为21.47亿tce ，占据了我国当年能源使用的46.5%；建筑全周期的碳排放为约为49亿tCO 2，占我国消耗能源碳排放的比重为51.2%，在其中生产水泥能耗1.3亿tce 占比6%；产生CO 2排放11.1亿t 占比22.5%[1]。
大量不可再生资源的消耗和温室气体的排放在全球资源短缺和全球变暖的情况下带来越来越多的社会问题。
并且普通水泥基材料具有抗拉强度低、韧性差、易开裂的特点，对于建筑使用耐久性、安全性、舒适性造成严重威胁。
纤维素[2]来源为植物细胞壁，广泛存在于植物界。
我国是农业大国，有着丰富的农作物资源，2021年我国粮食产量68285万吨，因而每年会产生大量的农作物废弃物，但像秸秆等都得不到很多好的利用，很多时候被当成养料焚烧。
而秸秆焚烧时会产生大量的温室气体和烟尘等有害气体，污染环境、同时造成浪费资源，危害人们身体健康，影响生活质量[3-6]。
近年来纳米技术得到了长足的发展，越来越多的纳米材料被加入到水泥基复合材料中，用以提高材料性能，以满足现代建筑对材料的需求，碳纳米管[7]、纳米二氧化硅[8]等，通过纳米材料具有较高的比表面积等特性，改善水泥基复合材料的性能。
植物纳米纤维素也因优异的物理性质而被逐渐开发。
为了减少环境资源消耗，发展清洁能源，走可持续发展道路，同时改进混凝土力学性能，将植物纤维纳米化加入到水泥中成为一种很好的选择，它有希望取代合成纤维、金属纤维等不可再生纤维，实现资源的合理利用和可持续发展目标，使废物价值化[9]。
1植物纳米纤维增强水泥基复合材料机理纤维对混凝土的增强作用机理，最早是1964年Romuald 等基于线弹性断裂力学理论提出的纤维间距理论，从微观来看由于混凝土内部的裂纹尖端应力过度集中而导致的破坏为混凝土的破坏原因所在。
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》范文
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高温环境下的建筑材料性能研究显得尤为重要。
氧化石墨烯作为一种新型的纳米材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域。
特别是在水泥基材料中，氧化石墨烯的加入可以显著提高其性能。
本文将重点研究氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理。
二、文献综述近年来，关于氧化石墨烯在水泥基材料中的应用研究逐渐增多。
研究表明，氧化石墨烯的加入可以显著提高水泥基材料的力学性能、耐久性能和耐高温性能。
其中，耐高温性能的改善尤为重要，因为这直接关系到材料在高温环境下的使用寿命和安全性。
三、实验方法（一）材料准备本实验采用水泥、砂、石等常规材料，以及不同含量的氧化石墨烯纳米材料。
（二）样品制备将氧化石墨烯与水泥、砂、石等材料混合，制备成不同配比的样品。
（三）实验过程对制备好的样品进行高温处理，观察其耐高温性能的变化，并利用扫描电镜、X射线衍射等手段分析其微观结构变化。
四、实验结果与分析（一）耐高温性能测试结果实验结果表明，随着氧化石墨烯含量的增加，水泥基材料的耐高温性能得到显著提高。
在高温环境下，加入氧化石墨烯的水泥基材料表现出更好的热稳定性和抗裂性。
（二）微观结构分析通过扫描电镜和X射线衍射等手段，我们发现氧化石墨烯在水泥基材料中起到了桥梁作用，促进了水泥水化产物的生成和晶体结构的优化。
此外，氧化石墨烯的加入还改善了水泥基材料的孔隙结构，提高了其密实度。
五、机理研究（一）氧化石墨烯的物理作用氧化石墨烯具有优异的物理性能，如高强度、高韧性等。
在水泥基材料中，氧化石墨烯可以起到增强作用，提高材料的整体力学性能。
此外，氧化石墨烯的纳米级尺寸使其能够填充水泥基材料中的微小孔隙，提高材料的密实度。
（二）氧化石墨烯的化学作用氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能团，可以与水泥水化产物发生化学反应，生成更稳定的化合物。
这些化合物能够提高水泥基材料的耐高温性能和抗裂性。
纳米科技在水泥工业中的应用指南
纳米科技在水泥工业中的应用指南随着科学技术的不断进步，纳米科技在各个领域的应用越来越广泛，水泥工业也不例外。
纳米材料的引入为水泥行业带来了许多新的机遇和挑战。
本文将就纳米科技在水泥工业中的应用进行介绍和指南。
一、纳米颗粒增强水泥材料纳米颗粒的应用可以显著提高水泥材料的力学性能和耐久性。
纳米颗粒与水泥中的水化产物形成纳米级的强化效应，有效增强了水泥基材料的力学强度和耐久性。
其中，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化铝是常用的增强材料。
二、纳米氧化硅在水泥中的应用纳米氧化硅是一种高效的增强材料，广泛应用于水泥工业中。
其应用可以显著改善水泥材料的力学性能、稳定性和抗氯离子渗透性。
此外，纳米氧化硅还可以提高水泥的早期强度和提高其韧性和抗裂性能。
三、纳米二氧化钛在水泥中的应用纳米二氧化钛在水泥工业中的应用主要体现在两个方面：光催化和自洁。
纳米二氧化钛具有良好的光催化性能，可用于净化空气和水。
在水泥材料中加入纳米二氧化钛，可以有效降解空气中的有害气体和有机物。
此外，纳米二氧化钛还可以赋予水泥材料自洁性能，使其表面能够自动降解污染物和保持清洁。
四、纳米氧化铝在水泥中的应用纳米氧化铝是一种优良的增强材料，可用于改善水泥材料的力学性能和稳定性。
其应用可以显著提高水泥的力学强度、稳定性和抗碱性能。
纳米氧化铝还可以防止水泥材料中发生微观裂缝，提高材料的耐久性和抗渗性能。
五、纳米碳酸钙在水泥中的应用纳米碳酸钙是一种常用的纳米填料，在水泥工业中有广泛的应用。
其应用可以改善水泥材料的力学性能、稳定性和抗折性能。
纳米碳酸钙具有高比表面积和较小的颗粒尺寸，可以填充水泥材料中的空隙，提高材料的致密性和力学强度。
综上所述，纳米科技在水泥工业中具有广阔的应用前景。
纳米颗粒、如纳米氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化铝等，可以显著提高水泥材料的力学性能和稳定性。
此外，纳米填料如纳米碳酸钙的应用也能改善水泥材料的力学性能。
然而，纳米材料的应用还面临一些挑战，如控制合适的掺量、改善材料的分散性等。
纳米技术在土木工程中的应用研究
纳米技术在土木工程中的应用研究随着科技的不断进步，纳米技术日趋成熟，在各行各业都有广泛的应用。
土木工程作为人类生存之本，也开始逐渐运用纳米技术。
本文将探讨纳米技术在土木工程中的应用研究。
一、纳米材料的性质和应用纳米材料是一种特殊的材料，其体积很小，只有几纳米到几百纳米，但具有特殊的物理、化学和生物学性质。
这些特殊性质使得纳米材料可以在土木工程中得到广泛的应用。
例如，纳米纤维可以增强水泥基材料的机械性能、改善混凝土的微观结构，纳米粉末可以制备超高强度水泥、特种混凝土的研发，纳米滤料可以用于水污染处理等。
二、纳米改性材料在水泥混凝土中的应用水泥混凝土是土建工程中使用最广泛的材料之一，但其强度、耐久性等稳定性都不尽如人意。
这时就需要使用纳米改性材料来加强水泥混凝土的特性。
纳米改性材料有多种，例如氧化硅纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒等。
这些纳米颗粒添加到水泥混凝土中后，可以通过化学反应和物理作用产生以下效果：1. 硬化时间加快：纳米改性材料能够促进水泥的硬化作用，缩短水泥混合料的硬化时间，提高施工效率。
2. 强度增加：纳米颗粒能够促进水泥颗粒之间的化学反应，提高水泥颗粒之间的粘结强度，增加混凝土的强度、抗压和耐久性。
3. 密实性增加：纳米改性材料能够填充混凝土中的微环境，促进水泥颗粒和规整化材料的形成，使混凝土密实性更高。
4. 耐久性增加：使用纳米改性材料可使水泥混凝土具有更优良的耐高温、耐化学及耐磨损性，大大提高混凝土的耐久性。
三、纳米材料在水污染处理中的应用水环境污染已经成为现代城市面临的主要环境问题。
在污染物治理中，特别是在水处理中，纳米技术被广泛地应用。
纳米滤料能够带有高效的吸附和催化反应功能，能够去除水中的污染物和有害物质。
常见的纳米滤料有：银纳米颗粒滤料、纳米复合滤料和纳米多孔材料。
银纳米颗粒滤料可以杀死水中的细菌和病毒，具有极强的抗菌性能。
纳米复合滤料因具有较好的去除水中污染物和调节水质的效果而被广泛应用。
纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理与研究现状
第47卷第1期6送坊Vol.47,No.l 2021年1月Sichuan Building Materials January,2021纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理与研究现状欧阳泽斌，杨坪（同济大学土木工程学院，上海200092）摘要：由于工程地质条件的复杂性，注浆材料需要满足速凝早强、抗分散性、耐久性好的要求。
而纳米材料可以改善水泥基注浆材料的力学特性、抗分散性、耐久性，为注浆材料的研制提供了新方向。
本文就纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理和研究现状进行了归纳分析，指出关于注浆参数的模型试验和数值模拟研究成果应与工程实践联系，研制更符合特定工程要求的注浆材料，为注浆实践提供指导。
关键词:纳米材料；注浆;作用机理;研究现状中图分类号:TD745文献标志码:A文章编号：1672-4011（2021）01-0001-03DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2021.01.001The action mechanism and research status of nano-materials modified cement-based grouting materialsOUYANG Zebin,YANG Ping（School of Civil Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China）Abstract:Due to the complexity of engineering geological conditions,grouting materials need to meet the requirements of quick setting,early strength,dispersion-resistance and good durability.Nanomaterials can improve the mechanical properties,dispersion-resistance and durability of cement-based grouting materials,providing a new direction for the development of grouting materials.In this paper,the action mechanism and research status of nano-materials modified cement-based grouting materials are summarized and analyzed,and it is pointed out that the research results of model test and numerical simulation on grouting parameters should be related to engineering practice,and the grouting materials more in line with specific engineering requirements should be developed,so as to provide guidance for grouting practice.Key words:nanomaterials；grouting；action mechanism；research statuso前言随着我国基础建设的不断推进,越来越多的工程项目面临复杂的工程地质条件，易发生突涌水等地质灾害，造成人员伤亡和经济损失。
矿物掺合料与纳米材料复掺在水泥基材料中的应用
表面。吴敏等【 用超声波分散法 ， 睬 选用六种分散剂 ， 通 过实 验优选 对 纳米 ＳＯ 具 有较好 分 散效果 的分 散 ｉ
剂， 研究结果表明， 六偏磷酸钠的分散效果较为理想 ， 它的最佳质量分数值较低 ， 约为 ３ ％。 ． ０ 在对 纳米 材料 分散改性研究方面 ， 温霖等［ １ ３ ］ 用 氟碳表面活性剂（ 国杜邦 ） 美 和聚羧酸盐分散剂改 胜 纳米 ＴＯ ， ｉ 王萍等 究了十二烷基苯磺酸钠（ Ｂ ） 研 Ｓ ｓ、 Ｄ 十六 烷基三 甲基溴化铵（Ｔ Ｂ 、 Ｃ Ａ ）纤维素等分散剂对 纳米 ＴＯ 悬浮液稳定性的影响。吴腊英 用十二烷 ｉ： 习 基磺 酸钠（ Ｓ为分散剂 以提高纳米 二氧化钛粒子 Ｓ ） Ｄ 分散 的性能。王全杰争 制质量浓度 为 ０３ ６ ］ 配 ． ％的六 偏磷酸钠水溶液 ８ｇ加人 ４ ｉ 搅拌均匀。将配 ０， ｇ Ｏ， Ｔ
潜在能力 ， 但要做到均匀地分散是比较困难 的。 较有
就对水泥水化产物中主要 的水化硅酸钙的纳米结构 进行研究 ， 水泥硬化浆体 ７ ％为纳米尺度的水化硅 ０ 酸钙凝胶颗粒。此外 ， 还有纳米尺寸的孤立孔 、 毛细 孔和较大晶体的水化产物 ，纳米材料可以填充水泥
浆体 中的孑 隙 ，因此 水 泥基材 料 进行 纳米 改性 具有 Ｌ
因此 ，在水泥浆体中掺入高活性的矿物掺合料及纳 米颗粒 ， 可以弥补水泥石的结构缺陷 ， 改善其微观及
亚微 观结 构 ， 而提 高水 泥基 材料 的性 能闭 从 。
１ 纳米 材料
纳米材料非常细小 ， 比表面积很大 ， 表面 自由能 高， 分子间引力和静电引力也相 当高 ， 因此纳米粒子 极易团聚， 如何将其分散到基料之中 ， 是纳米材料在
建筑 材料 中应 用 的关键 技 术 。纳米 矿 粉必须 充 分均 匀地 分散 到水 泥砂 浆 中 ，才能 有效 地 发挥 纳米 粉 的
混凝土中掺入纳米氧化铝的原理及应用
混凝土中掺入纳米氧化铝的原理及应用混凝土是一种常用的建筑材料，具有优良的力学性能和耐久性。
然而，在长期使用过程中，由于外界环境的因素，混凝土可能会出现裂缝、酸侵蚀等问题，从而影响其使用寿命和结构安全性。
为了改善混凝土的性能，人们引入了纳米材料为掺合物，其中掺入纳米氧化铝是一种常见的选择。
纳米氧化铝（Nano Alumina）是一种具有纳米级尺寸的氧化铝颗粒。
相比传统的氧化铝颗粒，纳米氧化铝具有更大的比表面积和更优异的力学性能。
将纳米氧化铝掺入混凝土中可以有效地改变混凝土的物理和化学性质，从而提高其强度、耐风化性和抗裂性等关键性能。
接下来，我将从纳米氧化铝应用于混凝土的原理和应用性能两个方面来深入探讨。
1. 纳米氧化铝掺入混凝土的原理纳米氧化铝的掺入可以通过两种方式实现：一是直接将纳米氧化铝颗粒与混凝土搅拌均匀；二是通过合成纳米氧化铝改性剂，将其掺入混凝土中。
纳米氧化铝颗粒的掺入可以改变混凝土的晶体结构和孔隙分布，从而提高混凝土的力学性能。
由于纳米氧化铝颗粒具有大比表面积，其在混凝土中可以充分填充孔隙并与水泥水化反应，进而生成更多的水化产物，增强了混凝土的致密性和强度。
纳米氧化铝颗粒还能填充水泥基体中的微缝隙，减少混凝土的渗透性，提高抗渗性能。
纳米氧化铝还具有高温稳定性和酸碱抗蚀性，可以提高混凝土的耐候性和耐化学侵蚀性能。
2. 纳米氧化铝在混凝土中的应用纳米氧化铝在混凝土中的应用主要体现在以下几个方面：2.1 强度和耐久性的提升通过掺入适量的纳米氧化铝，混凝土的强度和耐久性得到了显著提升。
纳米氧化铝颗粒填充了混凝土的孔隙，改善了混凝土的致密性，从而提高了混凝土的抗压强度和抗拉强度。
纳米氧化铝还可以提高混凝土的耐久性，使其更抵抗酸碱性及其他环境的侵蚀。
2.2 抗裂性的改善混凝土在干燥过程中容易出现裂缝，而纳米氧化铝的掺入可以有效减少混凝土的收缩和开裂。
纳米氧化铝颗粒填充了混凝土内部的微小裂缝，阻碍了裂缝的扩展，从而提高了混凝土的抗裂性能。
纳米材料在油井水泥中的应用进展
纳米材料在油井水泥中的应用进展宋建建;许明标;王晓亮;周俊;吴宇萌【摘要】纳米材料具有粒径小、表面能大、比表面积大的特点,将其添加到油井水泥中制备成性能优异的固井水泥浆是国内外研究的热点.介绍了纳米材料在油井水泥中的作用,包括促进水泥水化、改善油井水泥石力学性能、降低水泥石渗透率和孔隙度、提高水泥石耐温性、提高浆体稳定性等;并对目前在油井水泥中应用的纳米碳材料、纳米矿粉、纳米金属氧化物三类纳米材料进行了详细分析,重点阐述了纳米二氧化硅、纳米重晶石粉、纳米沸石粉、埃洛石纳米管、纳米黏土、纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米氧化铁、碳纳米管/碳纳米纤维、石墨烯纳米片在油井水泥中的应用进展及作用机理.最后指出了纳米材料在油井水泥应用中存在的问题,提出未来需要在纳米材料分散性、对油井水泥性能的双重影响及应用成本方面进一步探索和研究.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)019【总页数】8页(P141-148)【关键词】纳米材料;纳米粒子;油井水泥;固井;纳米二氧化硅【作者】宋建建;许明标;王晓亮;周俊;吴宇萌【作者单位】长江大学石油工程学院,武汉430100;长江大学石油工程学院,武汉430100;非常规油气湖北省协同创新中心(长江大学),武汉430100;非常规油气湖北省协同创新中心(长江大学),武汉430100;长江大学石油工程学院,武汉430100;长江大学石油工程学院,武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE39油气井固井就是将水泥浆注入环空(井壁与套管之间)的过程,目的是为了实现层间封隔、支撑和保护套管[1]。
油井水泥是固井材料的主要组成部分，形成的水泥石是有先天微观缺陷的脆性材料,并存在抗拉强度低、抗破裂性能差等固有缺陷[2—4]。
油气井开发过程中，井下水泥环的破坏必然减弱或失去封隔地下油、气、水层的作用,造成层间窜流并腐蚀套管,严重时会使油气井报废。
为了成功地进行层间封固，水泥环应具有一些重要的性能，包括低渗透性、高早期抗压强度、良好的抗拉强度等性能，并能抵抗一定的井内载荷影响。
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第４期
４月
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国水运
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Ｎｏ．４ ２０１４
２０１４焦
纳米材料在水泥基材料中的应用研究
王
龙，罗
伟
（浙江工业大学建筑Ｚ－程学院，浙江杭州３１００３２） 摘要：简要介绍了纳米材料的特性，综合评述了纳米材料在水泥基材料中的应用现状，同时提出了纳米材料在水 泥基材料应用中的一些问题，最后提出了建议和展望。 关键词：纳米材料；水泥基材料；强度；耐久性 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９７３（２０１４）０４－０３７３－０２
渗抗冻性能的试验研究卟西北农林科技大学学报，
２００４，３２（７）：１０７－１１０． 【１ ３１ Ｄｉａｍｏｎｄ ｓ．Ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ
ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｐｏｒｏｓｉｔｙ
ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ
Ｐ、．ｅｓｅ—ａｒｃｈ，１９９９，２９（１）：１１８１—１１８８．
万方数据
ｏｆ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ
Ａｄｍｉｘｔｕｒｅ
Ｏｎ
Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｔｕｒｎｐｉｋｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂｏａｒｄ，
１９９９，
Ｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．Ｎａｔｉｏｎａｌ （９９）：８１—９０．
Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ
【１２】杜应吉，韩苏建，姚汝方等．应用纳米微粉提高混凝土抗
纳米级结构材料简称为纳米材料，广义上是指三维空间 中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称，包 括金属、非金属、有机、无机和生物等多种颗粒材料。由于 纳米材料超细，使微粒表面电子结构和晶体结构发生变化， 所以纳米材料与常规颗粒材料相比较具有了一些特殊性质。 一、纳米材料的主要特性ｎ１ （１）小尺寸效应。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理 性质的变化称为小尺寸效应。随着颗粒尺寸的量变，在一定 条件下会引起颗粒性质的质变。由于纳米材料颗粒极小，所 以比表面积很大，相比大尺寸颗粒，纳米颗粒在很多方面都 发生了变化。 （２）表面效应。随着颗粒粒径减小，其表边原子比例增 大，从而导致性质上的变化，这就是表面效应。其实表面效 应的实质是小尺寸效应，球体的比表面积与直径成反比，所 以直径越小，比表面积就越大，导致表面原子的所占比例显 著增大。而表面原子配位数不足，表面自由能很高，很容易 结合其它原子从而稳定下来，所以化学活性很高。 （３）量子尺寸效应。纳米材料能级之间的间距随着颗粒 尺寸的减小而增大。当能级间距大于热能、光子能量、静电 能以及磁能等的平均能级间距时，就会出现一系列与块体材 料截然不同的反常特性，这种效应称之为量子尺寸效应。 （４）体积效应。由于纳米粒子体积很小，所以其包含原 子数很少，许多现象不能用有无限个原子的块状物质的性质 加以说明，即称体积效应。 由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的 质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块 状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为小尺寸 效应。 二、纳米材料在水泥基复合材料中应用进展 研究发现１２’引，超细球磨处理可以提高外掺料的活性， 填充效果也大大改善，从而提高混凝土的性能。而纳米材料 具有极小的粒径尺寸，它作为一种相对新型的外掺料，以其 特有的性能对于混凝土性能有很好的改善作用。国内外关于 纳米材料改善水泥基材料力学性能及耐久性方面的研究已经 取得了许多成果。 １．纳米材料对水泥基复合材料流动性能的影响的研究 收稿日期：２０１４—０２—２９ 作者简介：王龙，浙江工业大学建筑工程学院。
［１０］Ｊｏｒｇｅ Ｓ．Ｄｏｌａｄｏ，Ｉｇｏｒ Ｃａｍｐｉｌｌｏ，Ｅｄｕｍｅ Ｅｒｋｉｚｉａ，ｅｔ
ｏｆ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ
ＮＭＲ分析表明，尽管纳米Ｓｉ０２激发了
Ｂｅｌｉｔｅ的水化反应，但并不总是形成长链Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶。 除纳米ＳｉＯ。外，掺加其它纳米颗粒亦可有效提高水泥基 材料的力学性能。研究发现，纳米ＺｒＯ。加入水泥基体中可以 提高水泥石的抗断裂韧性和断裂强度，在水泥砂浆中掺入纳 米氧化铝后，能提高水泥砂浆的弹性模量和抗压强度。降低 水泥石气孔率，提高抗压强度。 ４．纳米材料对水泥基材料耐久性影响的研究 Ｇａｒｖｅｙ［Ｉｓ］等将一种碱土硅酸盐作为纳米品种掺入混凝 土，研究发现掺加这种纳米晶种可有效改善水泥石微观结构， 渗透性实验和环境扫描电镜分析结果均表明，掺晶种的混凝 土中水泥石微观结构连续性更好。其机理一般认为属于晶核 作用，由于纳米粒子的晶核作用，促进了水泥的水化和高密 度Ｃ—Ｓ－Ｈ凝胶的形成，从而提高了混凝土的耐久性。研究发 现纳米材料掺入到水泥砂浆中，能够发挥其微粒填充效应和 火山灰效应，使氯离子的渗透系数在很大程度上得以降低（约 ７０％）。杨瑞海等提出复合纳米材料和复合掺合料能够提高混 凝土抗氯离子侵蚀的能力，并且经ＳＥＭ观察、ＤＳＣ测试可 知，净浆组织结构致密、粗孔减少、细孔增多，Ｃａ（ＯＨ）。 晶体的量显著减少Ｃ—Ｓ—Ｈ量增多，进一步说明加复合纳米材 料有助于混凝土耐久性的提高。 杜应吉１１ ２１发现，把纳米颗粒掺加到混凝土中，能够提高 其抗冻性及抗渗性能。国外学者Ｄｉａｍｏｎｄｌｌ３１通过大量的研 究发现，纳米微粉与矿物掺合料双掺应用的情况下，能使混 凝土的力学性能以及耐久性大幅度提高。杜应吉进一步研究， 发现当纳米微粉的掺量为１—３％时，混凝土的抗渗性能提高 ３０％、抗冻性能提高５０％。还有一些研究发现在混凝土中加 入纳米纤维材料后，能够提高二级微观界面的密实度，还改 善了混凝土抗冻、抗渗性能。 三、纳米材料在水泥基材料中应用所存在的问题 前面的论述已经表明，纳米材料对水泥基材料的很多性 能都有明显的改善作用，且在这方面的研究也越来越多，但 是纳米材料在水泥基材料中的应用还存在不少的问题，归纳 起来主要有以下几点：（１）纳米材料价格比较昂贵，限制了 其在水泥基材料中的应用；（２）目前关于纳米材料在水泥基 材料中的应用主要研究对象是纳米ＳｉＯ。，其他纳米材料研究 还比较欠缺；（３）对纳米材料改善水泥基材料微观结构的机 理的认识还不够充分；四是纳米材料虽小，分散性较好，但 加入到水泥基材料后仍有一部分会以团聚颗粒的形式存在， 这些颗粒反而成为水泥基材料中的薄弱相，所以怎样提高纳 米材料在水泥基材料中的分散性还有待进一步的研究。五是 纳米材料对水泥基耐久性的影响的研究已有很多，但其中几
李颖１４】等通过实验研究发现，在水泥浆体中掺入纳米二 氧化硅后，水泥浆体的凝结时间会变短且流动性变小，随着 纳米二氧化硅掺量的增加，水泥浆体的标准稠度用水量也会 随着增加。唐明１５１等通过将纳米二氧化硅掺入到水泥基复合 材料中后发现，当纳米二氧化硅掺量较小时，水泥基复合材 料的需水量变化不大，当随着掺量的进一步增加，需水量就 会增大，由此提出，纳米材料的最佳掺量宜不大于３％。 ２．纳米材料对水泥基复合材料水化产物及结构的影响 水泥基材料中未掺纳米材料时，发现在其充分水化硬化 的时候，水泥硬化浆体和骨料界面处富集了大量具有取向性 的Ｃａ（ＯＨ）。晶体。然而，在掺加纳米颗粒后，发现硬化浆 体和骨料界面处的Ｃａ（ＯＨ）。晶体大幅度减少，这是因为纳 米颗粒和Ｃａ（ＯＨ）：进行二次水化反应生成了Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶。 研究表明怕Ｊ：纳米ＳｉＯ。具有很高的活性，能够提高水泥 基材料的强度，形成网络骨架状致密、均匀的显微结构，与 硅灰复合运用时，既可以发挥纳米粉体的高活性又可以增加 水泥基材料使用的经济性。早在发现活性纳米ＳｉＯ：能形成网 络骨架状致密、均匀的显微结构之前，叶青ｆ７１等对纳米ＳｉＯ。 混凝土的增强机理进行了研究，经测试分析得到纳米ＳｉＯ。 与Ｃａ（ＯＨ）。反应后的产物主要为水化硅酸钙凝胶Ｃ—Ｓ—Ｈ （Ｉ），并且在１２ｈ和ｌｄ龄期内就能检出Ｃ—Ｓ—Ｈ（Ｉ）凝胶的 存在，在３—２８ｄ龄期内能明显的检出Ｃ—Ｓ—Ｈ（Ｉ）凝胶的存 在。 ３．纳米材料对水泥基材料力学性能的影响的研究 纳米材料影响水泥基材料力学性能的表现在两个方面， 一方面，一些纳米材料例如ＳｉＯ：具有火山灰活性，能与水化 产物Ｃａ（ＯＨ）：迅速发生化学反应，不仅能够消耗强度较低 的Ｃａ（ＯＨ）：晶体，而且还生成强度较高的水化硅酸钙凝胶， 进而提高水泥硬化浆体的强度；另一方面，纳米材料徼细颗 粒填充到水泥颗粒之间的空隙中，使结构更加密实，有利于 提高混凝土的强度。 叶青等【＿７Ｊ发现，在掺加１－３％的纳米Ｓｉ０２后，硬化水泥 浆体７ｄ、２８ｄ的强度比未掺时提高了５０％，且其韧性、耐 久性也得到了改善。李固华１８ Ｊ的研究结果表明：纳米ＳｉＯ：能 够提高混凝土的早期强度，但对后期强度的提高影响较小。
ＸＲＤ ａｎｄ ２９Ｓｉ
乎没有涉及碳化的研究。六是多种纳米材料复掺到水泥基材 料中的研究也几乎未涉及。 四、结语与展望 纳米材料对水泥基材料的强度、耐久性等性能都有明显 的改善作用，我们意识到纳米材料还具有很大的潜力，但同 时也存在着以下一些问题： （１）纳米材料本身具有很大的比表面积和良好的分散 性，但为了充分发挥纳米材料在水泥基材料的作用，有必要 进一步研究如何保证纳米材料在水泥基材料中的分散性。 （２）目前在水泥基材料应用最多的纳米ＳｉＯ。价格比较 昂贵，亟需找到一种价格低廉，但对水泥基材料的作用相近 的纳米材料，为以后纳米材料的大规模应用作准备。 （３）以后的研究应重点关注纳米材料对水泥基材料微观 的影响极其机理。 （４）包含多种纳米材料的复合型矿物掺合料的研制以及 在水泥基材料中的应用研究。 参考文献 【１］王景贤，王立久．纳米材料在混凝土中的应用研究进展Ｕ】． 混凝土，２００４，（１１）：１８－２１． 【２］李科．掺磨细粉煤灰水泥胶砂性能的试验研究Ⅱ】－广东建 材，２０１０，２６（１０）：３０—３２． 【３］谷坤鹏，姚武．磨细粉煤灰对水泥基材料性能的影响Ｕ】． 粉煤灰综合利用，２００７，１：２２—２３． ［４］李颖，唐明，聂元秋，纳米级ＳｉＯ：与硅灰对水泥浆体需水 量的影响Ⅱ】．沈阳建筑工程学报，２００２，１８（４）：２７１—２７３． ［５］唐明，巴恒静，李颖，纳米级ＳｉＯ：与硅灰对水泥基材料的 复合改性效应研究Ⅱ】．硅酸盐报，２００３，３１（５）：５２３－５２６． ［６】冯奇，梁传栋，刘光明．纳米ＳｉＯ：粉在水泥基复合材料中 的试验研究Ⅱ】．材料科学与报，２００４，２２（２）：２２４－２２７． ［７】叶青，张泽南，陈荣升等．纳米ＳｉＯ：与水泥硬化浆体中 ｃａ（ＯＨ）。的反应Ⅱ］．硅酸盐学报，２００３，３１（５）：５１７． ［８】李固华．纳米材料对混凝士耐久性的影响【Ｄ】．成都：西南 交通大学，２００６． ［９】叶青．硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响Ｕ】 硅酸盐学报，２００８，３６（４）：４２５—４３０．