复合纳米材料对混凝土及水泥砂浆性能的影响

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1、复合纳米材料对混凝土及水泥砂浆性能的影响颜汉军(湖南工学院，湖南衡阳421008)摘要：研究加入不同比例复合纳米材料、掺30％～40％凹掺复合掺合料的胶砂和C40级混凝土的性能，经复配C40级混凝土试块的抗氯离子和硫酸盐侵蚀试验、复配净浆试块的扫描电镜(SEM)和差示扫描量热(DSC)分析表明：相对厂基准C40级混凝土，掺入复合掺合料和复合纳米材料配制的C40级混凝十的流动性和抗硫酸盐、氯离子侵蚀的能力均有所增强，其抗压强度提高约20％；复合纳米材料掺入减水剂用于混凝土的效果优十掺入复合掺合料用于混凝土，复合纳米材料掺入减水剂中可以很好地解决纳米材料易于团聚的问题，掺入量为减水剂质量的0．5％

2、～l．0％。关键词：复合纳米材料：复合掺合料：净浆；胶砂：混凝卜中图分类号：T0177．6文献标识码：A文章编号：1001-702X(2008)07-0032-04混凝土达到高性能的技术手段主要有使用新型高效减水剂和矿物掺合料[1-2]。前者能降低混凝土的水胶比、增大坍落度和控制坍落度损失，即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能；后者填充胶凝材料的空隙、参与胶凝材料的水化反应、提高混凝土的密实度、改善混凝土的界面结构、提高混凝土的耐久性与强度。纳米材料的小尺寸，使其在结构、物理和化学性质等方面具有独特的特征，本文研究了复合纳米材料在水泥砂浆和混凝土中的应用。1原材料及试验方法1．1原材料水泥：

3、42．5级普通硅酸盐水泥：粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰：矿粉：碱度B：1．77~2．31，活性较高；复合纳米材料：SiO2、CaCO3、硅灰等，自制；天然矿物：石灰石、沸石、偏高岭土等磨细：活化剂：硫酸盐、铝酸钙、硅酸钠、硫酸亚铁、氧化钙等，磨细；砂子：标准砂；石子：5~25mill碎石，压碎指标为4．8％，粒形好，连续级配，符合JCJ53—1992要求；外加剂：PC新型混凝土高效减水剂。主要原材料的化学成分见表1。1．2试验方法水泥胶砂强度按GB／T17671—1999进行测试；混凝土坍落度及抗压强度，混凝土拌合物拌合试验按GB／T50080—2002进行；混凝土抗压强度试验按GB／T50081—20

4、02试验方法;抗硫酸盐侵蚀试验，采用100mm×l00mm×l00mm试件混凝土按GB／T50081--2002要求进行成型，养护28d后，分别浸泡在装有浓度为5％的硫酸钠溶液、浓度为5％的硫酸镁溶液的塑料箱中，同时取对比试件浸泡于水中，当试件浸泡28d和56d后，取出测其强度：·氯离子侵蚀试验方法用浓度5％的NaCl浸泡，操作方法同抗硫酸盐侵蚀试验方法；扫描电镜SEM测试，从破型后的净浆试样中部取出2．5-5mm粒状样品，在98．7kPa真空度、60(C的干燥器中干燥至恒重后，用导电胶将样品粘贴在铜质样品座上，真空镀金后在日本产S-570型扫描电镜中观察试样微观形貌，放大5000倍进行观察；

5、差热分析(DSC)，取出水化龄期试样，分别将其粉磨至差热分析的实验要求，将制作好的样品取出适量置于坩埚内，用空气作载气，以10(o)／rain速度升温，将样品的温度升高到900℃。复合纳米材料的掺入方式：(1)复合纳米材料分散于减水剂中，并搅拌均匀；(2)复合纳米材料掺在复合掺合料中(作对比试验)，并混合均匀。2试验结果与分析2．1复合纳米材半斗与复合掺合料等量取代对水泥胶砂强度的影响本文采用的四掺复合掺合料为一定比例的粉煤灰、矿渣、天然矿物、活化剂的混合物。表2中，除基准材料A0外，复合掺合料取代40％水泥。A2与A0对比可知，由于复合掺合料的活性发挥较慢，复合掺合料的掺入使胶砂的早期强度有

6、降低，但能够明显提高胶砂的后期强度(约10％)。加复合纳米材料(掺入减水剂中)的B2、C2、D2、E2的胶砂强度相对于A2均有所提高，但各提高程度有所不同。根据表2可知，在其它材料加入量相同的条件下，复合纳米材料加入量在—定范围内才能取得最佳的效果。D2中的复合纳米材料的加入量为减水剂质量的1．0％，胶砂的抗压强度提高最大，相对于A0、A2分别提高约26％、15％。2．2混凝土试验与分析试验采用复合掺合料、减水剂及复合纳米材料按巧；同配合比配制的C40级混凝土(水胶比为0．49)，比较复合纳米材料掺加量等因素对混凝土坍落度、抗压强度等性能的影响。2．2．1复合纳米材料掺入方式不同的混凝土配合比

7、及对抗压强度的影响试验用水泥、复合掺合料掺入不同比例的减水剂与纳米材料配制C40级混凝土，F1配合比为基准混凝土，不掺加复合掺合料和复合纳米材料；F2配合比为复合掺合料取代水泥30％，不掺加复合纳米材料：F3配合比为复合掺合料取代水泥30％，复合纳米材料掺入量为复合掺合料质量的1．0％：F4配合比为自配复合掺合料等量取代水泥30％，复合纳米材料掺入减水剂中，其掺量为减水剂质量的1．0％。4种掺入方