杜應吉等利用納米微粉的化學活性和微粒性通過混凝土耐久性試驗研製新型的混凝土改性劑,結果表明:當納米微粉的摻量為1%~3%時,其成本與市售外加劑基本相當,這時混凝土的抗滲等級提高30%,抗凍等級提高50%。

低溫稻殼灰是將稻殼控製在600℃焚燒得到的。它是由大量納米尺度的SiO2粒子(小於50nm)疏鬆地黏聚而成,其化學活性超過造粒矽灰,對普通混凝土和高強混凝土都具有增強作用。歐陽東發現納米尺度的SiO2粒子及大量孔隙使稻殼灰對混凝土具有較強的增強改性作用。當低溫稻殼灰替代水泥量為10%~20%時,可提高高強混凝土的抗壓強度10MPa以上。由於稻殼來源廣泛,因而稻殼灰的成本也相對較低,隻要解決了稻殼灰的工業化生產條件,稻殼灰在混凝土礦物應用方麵就可以有大的發展。

納米CaCO3是指化學合成的CaCO3粒徑在1~100nm範圍內的產品。納米CaCO3是一種惰性的顆粒、活性低,多用於橡膠、塑料和塗料等行業,在混凝土中的相關研究尚未見報道。但是,納米CaCO3在現有的納米顆粒中具有很大的價格優勢,其成本約為納米SiO2的1br10。將其作為納米礦粉材料能在混凝土中發揮出填充效應和晶核作用,目前這方麵的研究可望取得有價值的成果。

(1)納米複合水泥結構材料普通水泥本身的顆粒粒徑通常在7~200μm,但其約70%的水化產物——水化矽酸鈣凝膠(C-S-H)尺寸在納米級範圍。經測試,該凝膠的比表麵積約為18,可推算得到凝膠的平均粒徑為10nm。即水泥硬化漿體實際上是由水化矽酸鈣凝膠為主凝聚而成的初級納米材料,但是這些納米結構在細觀上是相當粗糙的。在膠凝材料中引入納米礦粉,主要包括納米SiO2、納米CaCO3和納米矽粉等,能夠使其在水泥複合結構中起到一個晶核的作用,鈣礬石在納米粉體表麵形成,C-S-H凝膠在其表麵形成鍵合,改變其結構形式,更重要的是在水泥硬化漿體原有網絡結構的基礎上又建立了一個新的網絡,它以納米礦粉為網絡的結點,鍵合更多納米級的C-S-H凝膠,並鍵合成三維網絡結構,可大大地提高水泥硬化漿體的物理力學性能和耐久性。雖然納米礦粉的加入對水泥混凝土的強度有明顯的提高,並且改善其耐久性和韌性,但納米礦粉的成本相對較高,限製了它在水泥混凝土中的應用。這就需要不斷深入研究納米礦粉材料溶膠的製備方法,使其溶膠從拌和水中順利帶入,直接製備納米水泥複合結構材料,解決納米材料不易分散的難題,並且如果把水泥顆粒納米化並掌握其水化機理,水泥混凝土的應用將更為廣闊。

杜應吉等利用納米微粉的化學活性和微粒性通過混凝土耐久性試驗研製新型的混凝土改性劑,結果表明:當納米微粉的摻量為1%~3%時,其成本與市售外加劑基本相當,這時混凝土的抗滲等級提高30%,抗凍等級提高50%。

低溫稻殼灰是將稻殼控製在600℃焚燒得到的。它是由大量納米尺度的SiO2粒子(小於50nm)疏鬆地黏聚而成,其化學活性超過造粒矽灰,對普通混凝土和高強混凝土都具有增強作用。歐陽東發現納米尺度的SiO2粒子及大量孔隙使稻殼灰對混凝土具有較強的增強改性作用。當低溫稻殼灰替代水泥量為10%~20%時,可提高高強混凝土的抗壓強度10MPa以上。由於稻殼來源廣泛,因而稻殼灰的成本也相對較低,隻要解決了稻殼灰的工業化生產條件,稻殼灰在混凝土礦物應用方麵就可以有大的發展。

納米CaCO3是指化學合成的CaCO3粒徑在1~100nm範圍內的產品。納米CaCO3是一種惰性的顆粒、活性低,多用於橡膠、塑料和塗料等行業,在混凝土中的相關研究尚未見報道。但是,納米CaCO3在現有的納米顆粒中具有很大的價格優勢,其成本約為納米SiO2的1br10。將其作為納米礦粉材料能在混凝土中發揮出填充效應和晶核作用,目前這方麵的研究可望取得有價值的成果。

(1)納米複合水泥結構材料普通水泥本身的顆粒粒徑通常在7~200μm,但其約70%的水化產物——水化矽酸鈣凝膠(C-S-H)尺寸在納米級範圍。經測試,該凝膠的比表麵積約為18,可推算得到凝膠的平均粒徑為10nm。即水泥硬化漿體實際上是由水化矽酸鈣凝膠為主凝聚而成的初級納米材料,但是這些納米結構在細觀上是相當粗糙的。在膠凝材料中引入納米礦粉,主要包括納米SiO2、納米CaCO3和納米矽粉等,能夠使其在水泥複合結構中起到一個晶核的作用,鈣礬石在納米粉體表麵形成,C-S-H凝膠在其表麵形成鍵合,改變其結構形式,更重要的是在水泥硬化漿體原有網絡結構的基礎上又建立了一個新的網絡,它以納米礦粉為網絡的結點,鍵合更多納米級的C-S-H凝膠,並鍵合成三維網絡結構,可大大地提高水泥硬化漿體的物理力學性能和耐久性。雖然納米礦粉的加入對水泥混凝土的強度有明顯的提高,並且改善其耐久性和韌性,但納米礦粉的成本相對較高,限製了它在水泥混凝土中的應用。這就需要不斷深入研究納米礦粉材料溶膠的製備方法,使其溶膠從拌和水中順利帶入,直接製備納米水泥複合結構材料,解決納米材料不易分散的難題,並且如果把水泥顆粒納米化並掌握其水化機理,水泥混凝土的應用將更為廣闊。

楊瑞海等研究了加入不同比例複合納米材料和摻加30%~40%四摻複合摻和料的膠砂和C40級混凝土的性能,對複配的C40級混凝土試塊進行了氯離子和硫酸鹽侵蝕試驗,對複配淨漿試塊進行了掃描電子顯微鏡(SEM)和差示掃描量熱(DSC)測試,並討論了複合納米材料在混凝土中的不同加入方式。結果表明:相對於基準C40級混凝土,摻入複合摻和料和複合納米材料配製的C40級混凝土的流動性和抗硫酸鹽、氯離子侵蝕的能力均有所增強,其抗壓強度提高約20%;複合納米材料摻入減水劑用於混凝土的效果優於摻入複合摻和料用於混凝土,複合納米材料摻入減水劑中可以很好地解決納米材料易於團聚的問題。