納米二氧化硅改性混凝土宏觀性能及微觀調(diào)控機(jī)理分析

李振東，孟 丹，王智鵬，吳學(xué)敏，黃 鑫

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，青島 266109)

0 引 言

應(yīng)用廣泛的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，水泥水化和硬化的結(jié)果將會(huì)影響混凝土的各種性能。納米二氧化硅(Nano-SiO2)具有粒徑小、比表面積大、表面吸附能力強(qiáng)、表面能大、分散性能好等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、陶瓷、化學(xué)催化等領(lǐng)域[1]。針對(duì)納米SiO2應(yīng)用于水泥基材料的可行性和調(diào)控特點(diǎn)，不同目的的研究陸續(xù)開(kāi)展[2-5]。

近幾年，相關(guān)研究逐漸深入。崔艷艷等[6]通過(guò)對(duì)加入不同鋼渣摻量以及不同類(lèi)型納米SiO2的混凝土抗壓強(qiáng)度以及劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行研究，得出了鋼渣復(fù)摻納米SiO2混凝土的力學(xué)性能的變化規(guī)律。結(jié)果表明，納米SiO2的加入能夠有效提升鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度。陳竹等[7]針對(duì)高性能混凝土的強(qiáng)度和耐久性受納米SiO2影響的程度開(kāi)展研究。結(jié)果表明，納米SiO2對(duì)試件早期強(qiáng)度的影響較為明顯，并顯著提高了試件的抗?jié)B、抗凍及抗碳化性能，隨著摻量的增加，試件強(qiáng)度及耐久性能出現(xiàn)先提高后降低的變化規(guī)律。高英力等[8]研究了納米SiO2的摻入對(duì)傳統(tǒng)摻硅灰、粉煤灰超高強(qiáng)水泥基膠凝材料強(qiáng)度及工作性能的影響。結(jié)果表明，納米SiO2的二次水化反應(yīng)有效改善了硬化水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化其形態(tài)分布，進(jìn)一步增大其強(qiáng)度。劉常濤[9]研究了納米SiO2對(duì)再生混凝土抗凍性能的影響。結(jié)果表明，納米SiO2可以有效提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和相對(duì)彈性模量，降低質(zhì)量損失率。呂周嶺等[10]研究了納米SiO2對(duì)于水泥-粉煤灰體系的氯離子固化能力的影響。結(jié)果表明，一定摻量的納米SiO2可以提升氯離子固化率，而高于某一摻量后，將導(dǎo)致氯離子固化率下降。微觀測(cè)試結(jié)果表明，納米SiO2增加C-S-H 凝膠含量，降低孔隙率。胡建城等[11]研究了納米SiO2對(duì)水泥-粉煤灰體系泡沫混凝土水化及性能的影響，利用XRD、SEM、熱重分析詳細(xì)探討了納米SiO2對(duì)硅酸鹽礦物的水化和微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

綜上所述，目前對(duì)納米SiO2影響膠凝材料性能有了不同方面的研究成果，但是由于納米SiO2粒徑、分散性能等特性的分散性，獲得納米SiO2影響下水泥基膠凝材料的系統(tǒng)性研究結(jié)論還需要大量的研究成果作為基礎(chǔ)。本文是在綜合分析現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，從水泥凈漿、膠砂到混凝土，從宏觀力學(xué)性能、耐久性能到微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)納米SiO2改性水泥基材料進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，為更深入、更全面地研究納米SiO2改性水泥基膠凝材料奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：山水水泥廠生產(chǎn)P·O 42.5R級(jí)水泥，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥物理力學(xué)性能指標(biāo)Table 1 Physical and mechanical properties of cement

天然粗骨料(NCA)：嶗山產(chǎn)5～25 mm連續(xù)級(jí)配的花崗巖碎石(TR)，顆粒級(jí)配具體情況見(jiàn)圖1(圖中粒徑的最大和最小值來(lái)自《混凝土用再生粗骨料》(GB/T 25177—2010)和《建設(shè)用卵石、碎石》(GB/T 14685—2011))。

圖1 粗骨料粒徑分布Fig.1 Particle size distribution of coarse aggregate

天然細(xì)骨料(NFA)：天然砂，河砂，Ⅱ級(jí)砂，級(jí)配良好，顆粒級(jí)配具體情況見(jiàn)圖2。

圖2 細(xì)骨料粒徑分布Fig.2 Particle size distribution of fine aggregate

減水劑：自制高效聚羧酸減水劑(PCE)，減水率35%。

水：普通自來(lái)水。

所用納米SiO2為固體白色粉末，粒徑30 nm，VK-SH30混凝土專(zhuān)用，含量99.5%，比表面積150～200 m2/g，pH值5～7，杭州智鈦凈化科技有限公司，摻加時(shí)超聲分散10 min以獲得更好的分散效果。

1.2 試驗(yàn)方法與方案設(shè)計(jì)

1.2.1 水泥凈漿流動(dòng)度

水泥凈漿流動(dòng)性用流動(dòng)度來(lái)表示，流動(dòng)度測(cè)試方法嚴(yán)格按照《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》(GB/T 8007—2012)執(zhí)行。流動(dòng)度測(cè)試的配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，表中減水劑的摻量為其占水泥質(zhì)量的百分比。

水泥凈漿流動(dòng)度的測(cè)試包括兩個(gè)部分，首先根據(jù)表2測(cè)試不同減水劑摻量對(duì)凈漿流動(dòng)度的影響，然后，選擇減水劑摻量為1.0%的測(cè)試組，分別摻加0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%的納米SiO2(內(nèi)摻替代水泥)，來(lái)測(cè)試納米SiO2對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響。

表2 水泥凈漿測(cè)試配合比設(shè)計(jì)Table 2 Cement slurry test mix design

1.2.2 水泥砂漿強(qiáng)度

砂漿試塊抗壓、抗折強(qiáng)度測(cè)定嚴(yán)格按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》(GB/T 17671—1999)執(zhí)行。水泥砂漿制備過(guò)程中，摻加水泥質(zhì)量1.0%的聚羧酸減水劑。水泥砂漿配合比的設(shè)計(jì)見(jiàn)表3，其中納米SiO2摻量分別為水泥質(zhì)量的0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%，通過(guò)用水量變化調(diào)節(jié)保證水泥砂漿的工作性能(流動(dòng)度測(cè)定結(jié)果(155±10) mm)。

表3 砂漿試塊強(qiáng)度測(cè)定配合比設(shè)計(jì)Table 3 Mortar strength test mix design /g

1.2.3 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

混凝土強(qiáng)度測(cè)定嚴(yán)格執(zhí)行《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)?；炷林苽溥^(guò)程中，摻加水泥質(zhì)量1.0%的聚羧酸減水劑，通過(guò)用水量變化調(diào)節(jié)保證混凝土的坍落度保持在160～200 mm之間。混凝土配合比的設(shè)計(jì)見(jiàn)表4，其中納米SiO2摻量(內(nèi)摻替代水泥)分別為水泥質(zhì)量的0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%。

表4 混凝土配合比設(shè)計(jì)Table 4 Concrete mix design /(kg/m3)

1.2.4 混凝土動(dòng)彈性模量

混凝土動(dòng)彈性模量測(cè)定嚴(yán)格按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)中的動(dòng)彈性模量試驗(yàn)方法執(zhí)行。采用共振的方式，即針對(duì)一個(gè)100 mm×100 mm×400 mm試塊，通過(guò)可調(diào)頻率的周期性外力使其產(chǎn)生受迫振動(dòng)，接收器接收到的試件振幅最大時(shí)的振動(dòng)頻率就是試件的基頻振動(dòng)頻率，再結(jié)合試件的質(zhì)量和幾何尺寸便可以得到其動(dòng)彈性模量。動(dòng)彈性模量測(cè)試試樣的混凝土配合比同立方體抗壓強(qiáng)度，養(yǎng)護(hù)齡期為28 d，測(cè)定的動(dòng)彈性模量與之相對(duì)應(yīng)。

1.2.5 混凝土抗氯離子滲透

采用快速氯離子遷移系數(shù)法(RCM法)測(cè)定混凝土的抗氯離子滲透性能，測(cè)試方法按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)執(zhí)行。試件采用φ100 mm×50 mm的圓柱體試塊，混凝土配合比與立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)相同，養(yǎng)護(hù)齡期為28 d，測(cè)定結(jié)果與強(qiáng)度和動(dòng)彈性模量測(cè)定結(jié)果相對(duì)應(yīng)。測(cè)試結(jié)果為混凝土非穩(wěn)態(tài)抗氯離子滲透系數(shù)，它反映了混凝土的抗?jié)B透能力。

1.2.6 XRD物相分析

借助德國(guó)布魯克AXS有限公司(Bruker AXS)生產(chǎn)的D8-ADVANCE型X射線多晶衍射儀進(jìn)行XRD物相分析。X射線多晶衍射儀可做物相鑒定、混合物物相比較、結(jié)晶度和晶粒度測(cè)定、物相半定量和定量分析等。

取測(cè)試完流動(dòng)度的水泥凈漿裝模養(yǎng)護(hù)使其硬化，1 d、3 d、14 d和28 d時(shí)分別取部分水泥凈漿試塊破碎，利用磨粉機(jī)磨粉、過(guò)篩(80 μm的方孔篩)，然后測(cè)試。

1.2.7 SEM微觀結(jié)構(gòu)分析

借助日本電子JEOL(SEM)Oxford(EDS)生產(chǎn)的JSM-7500F型分析型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試，掃描結(jié)果用于宏觀試驗(yàn)結(jié)果的輔助分析。

取測(cè)試完流動(dòng)度的水泥凈漿裝模養(yǎng)護(hù)使其硬化，1 d、3 d、14 d和28 d時(shí)分別取部分水泥凈漿試塊破碎，放入無(wú)水乙醇浸泡24 h終止水化。試驗(yàn)前將碎塊移入真空干燥箱常壓烘干，用密封袋雙層密封、待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 水泥凈漿流動(dòng)性

水泥凈漿的流動(dòng)度測(cè)試包括兩個(gè)部分，第一部分是自制聚羧酸減水劑對(duì)流動(dòng)性的影響，其目的為確定后續(xù)試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)減水劑用量。減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響結(jié)果如圖3所示，從圖中可以看出，減水劑摻量達(dá)到水泥質(zhì)量1.0%以后，減水效果變化不大，因此，后續(xù)試驗(yàn)采用的減水劑摻量均為1.0%。第二部分是納米SiO2對(duì)水泥凈漿流動(dòng)性的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，加入納米SiO2之后，水泥凈漿流動(dòng)度急劇變小，其中摻量為水泥質(zhì)量3.0%的1組流動(dòng)度最小。同時(shí)還能發(fā)現(xiàn)，摻量增加到4.0%時(shí)流動(dòng)度變化出現(xiàn)相反的趨勢(shì)，主要是因?yàn)楸狙芯坎捎玫姆稚⒎椒槌暡ǚ稚?0 min，用水量有限加之分散方法的限制，導(dǎo)致納米SiO2量多時(shí)分散效果變差，部分納米顆粒團(tuán)聚整體粒徑較大，無(wú)法提供應(yīng)有的納米效應(yīng)，4.0%摻量對(duì)流動(dòng)度產(chǎn)生的影響僅相當(dāng)于2.0%～3.0%摻量的影響。

圖4 納米SiO2摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響Fig.4 Effect of nano-SiO2 content on fluidity of cement slurry

圖3 減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響Fig.3 Effect of PCE on fluidity of cement slurry

2.2 水泥砂漿強(qiáng)度測(cè)試

納米SiO2對(duì)水泥砂漿3 d和28 d抗折和抗壓強(qiáng)度的影響如圖5所示(圖中抗折強(qiáng)度為實(shí)際測(cè)試強(qiáng)度的6倍，目的是便于繪圖)。從圖中可以看出，對(duì)于早齡期，3 d的情況下，納米SiO2的摻入顯著提高了水泥砂漿的強(qiáng)度，摻量為3.0%時(shí)抗折強(qiáng)度提高了27.5%，抗壓強(qiáng)度提高了79.6%；對(duì)于28 d齡期，納米SiO2的摻入也提高了水泥砂漿的強(qiáng)度，但提高的程度不如早齡期明顯。因此，可以說(shuō)明納米SiO2的摻入促進(jìn)了水泥早期的水化進(jìn)程。另外，與水泥凈漿的流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果相同，當(dāng)納米SiO2的摻量過(guò)大時(shí)，由于顆粒的分散性不好，反而不能起到應(yīng)有的作用。

圖5 納米SiO2摻量對(duì)水泥砂漿強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of nano-SiO2 content on cement mortar strength

2.3 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

混凝土的抗壓強(qiáng)度如圖6所示。由圖6可以看出，混凝土的強(qiáng)度隨著納米SiO2摻量的增加而不斷提高，特別是3 d早齡期強(qiáng)度，摻加納米SiO2的混凝土強(qiáng)度顯著高于基準(zhǔn)組混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)，后期28 d的強(qiáng)度隨著納米SiO2摻量的增加也有一定程度的提高，只是強(qiáng)度增長(zhǎng)率相對(duì)于早期強(qiáng)度有所下降。這說(shuō)明納米SiO2對(duì)混凝土的強(qiáng)化作用不僅僅體現(xiàn)在早期，在后期也會(huì)保持增長(zhǎng)，只是增量變小。從圖中還可以看出，納米SiO2摻量為4.0%時(shí)，混凝土的早期和后期強(qiáng)度均低于摻量為3.0%的試樣，納米SiO2不能充分分散，以至于4.0%摻量時(shí)對(duì)強(qiáng)度的提高相當(dāng)于2.0%～3.0%摻量的提高。

圖6 納米SiO2摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of nano-SiO2 content on concrete strength

2.4 混凝土動(dòng)彈性模量

混凝土的動(dòng)彈性模量隨納米SiO2摻量的變化如圖7所示。根據(jù)圖7可知，納米SiO2的摻入會(huì)導(dǎo)致混凝土的動(dòng)彈性模量下降。當(dāng)納米SiO2摻量為0.5%、 1.0%、2.0%和3.0%時(shí)，動(dòng)彈性模量較基準(zhǔn)組普通混凝土分別降低4.2%、4.7%、6.4%和7.6%。出現(xiàn)這樣的結(jié)果，應(yīng)該是由于納米SiO2對(duì)水泥水化反應(yīng)的促進(jìn)作用以及對(duì)膠凝材料的微填充作用，使混凝土相應(yīng)水化階段水化凝膠體含量更高，從而提高了混凝土的密實(shí)度，增加了膠凝材料的縱向變形能力。

圖7 納米SiO2摻量對(duì)混凝土動(dòng)彈性模量的影響Fig.7 Effect of nano-SiO2 content on concrete elastic modulus

2.5 混凝土抗氯離子滲透

研究采用快速氯離子遷移系數(shù)法(RCM法)測(cè)定混凝土水化28 d的抗氯離子滲透性能。圖8為納米SiO2摻量對(duì)混凝土抗?jié)B透性能的影響，從圖8可以看出，隨著納米SiO2摻量的增加，在相應(yīng)的水化階段納米SiO2的尺寸效應(yīng)可以提高凝膠體含量，增加混凝土的密實(shí)度。最終表現(xiàn)在宏觀上，即降低了非穩(wěn)態(tài)氯離子遷移系數(shù)，從而提高了混凝土的抗?jié)B透性能。

圖8 納米SiO2摻量對(duì)混凝土抗?jié)B透性能的影響Fig.8 Effect of nano-SiO2 content on concrete permeability

2.6 XRD分析

圖9為不同納米SiO2摻量水泥凈漿3 d水化產(chǎn)物的XRD譜，圖10為摻加3.0%納米SiO2水泥凈漿不同時(shí)間水化產(chǎn)物的XRD譜。從圖中可以看出，不同的物相對(duì)應(yīng)不同的衍射角，不同的衍射峰值對(duì)應(yīng)不同物相的含量。本研究采用特征峰值來(lái)定量分析水化產(chǎn)物的多少(各水化產(chǎn)物在譜圖中具有多個(gè)衍射角，此處Ca(OH)2選18.1°，C3S選29.4°為分析對(duì)象)。

圖9 不同納米SiO2摻量水泥凈漿XRD譜Fig.9 XRD patterns of cement slurry with different nano-SiO2 content

圖10 不同水化時(shí)間水泥凈漿XRD譜Fig.10 XRD patterns of cement slurry with different hydration time

表5列出了不同水化齡期Ca(OH)2(CH)和C3S特征峰值。根據(jù)表5，分析不同水化齡期C3S衍射峰值的大小發(fā)現(xiàn)，水化的時(shí)間越長(zhǎng)，C3S的峰值就越小，說(shuō)明水化后期熟料礦物已充分水化變?yōu)樗杷徕}凝膠。摻入納米SiO2后，水泥凈漿中的C3S含量顯著下降，這說(shuō)明納米材料的摻入能夠加快水泥熟料的水化，這與水泥砂漿強(qiáng)度測(cè)試的結(jié)果以及混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果的變化規(guī)律是相符的。同時(shí)，結(jié)果顯示納米SiO2摻量為4.0%時(shí)，C3S含量反而較摻量3.0%時(shí)有所增加，這也驗(yàn)證了水泥砂漿和混凝土強(qiáng)度的變化規(guī)律，即納米SiO2摻量過(guò)大時(shí)，因分散方法的局限性，并不能達(dá)到理論上應(yīng)有的效果。

表5 Ca(OH)2和C3S的衍射峰值(CPS)Table 5 X-ray diffraction peak of Ca(OH)2 and C3S (CPS)

續(xù)表

分析水化產(chǎn)物CH的含量的變化規(guī)律可以看出，齡期1 d和3 d時(shí)，隨著納米SiO2的加入，水化受到很大影響。SiO2摻量增大，CH峰值先增大后減小，是因?yàn)镾iO2的加入能夠加快水化進(jìn)程產(chǎn)生更多的CH，但隨著SiO2量的增多，它的火山灰活性使其同時(shí)會(huì)與CH反應(yīng)導(dǎo)致CH含量減少。同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，在水化14 d和28 d齡期，隨著納米SiO2的摻入，CH的含量是逐漸減少的，這主要也是因?yàn)榧{米SiO2的火山灰效應(yīng)，在水化后期與CH持續(xù)反應(yīng)導(dǎo)致CH含量減少。參考文獻(xiàn)[12-13]還分析了另外一個(gè)原因，即水化反應(yīng)后期(擴(kuò)散控制階段)，納米SiO2會(huì)降低水泥水化速率，水化過(guò)程產(chǎn)生的CH數(shù)量也相應(yīng)逐漸降低。

2.7 SEM微觀結(jié)構(gòu)分析

圖11給出了不同納米SiO2摻量(0%、1.0%、2.0%、3.0%)水化3 d微觀結(jié)構(gòu)的SEM照片。圖11(a)是基準(zhǔn)水泥漿體水化3 d的微觀結(jié)構(gòu)，從圖中可以看到水化產(chǎn)物已形成相互連接的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的水化硅酸鈣(C-S-H)。同時(shí)，從圖11(b)～(d)可以看出，隨著納米SiO2摻量不斷增加，不同程度促進(jìn)了水泥水化反應(yīng)進(jìn)程，水泥石的致密程度隨之不斷增加。2.6節(jié)XRD分析Ca(OH)2和C3S數(shù)量得到同樣的結(jié)論，即納米SiO2促進(jìn)C-S-H凝膠形成，這與水泥砂漿和混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果所獲得的結(jié)論也保持一致，故隨著納米SiO2摻量的增加，水泥水化進(jìn)程加快，水泥砂漿和混凝土強(qiáng)度不斷提高。

圖11 不同納米SiO2摻量水化3 d微觀結(jié)構(gòu)的SEM照片(5 000倍)Fig.11 Microstructure SEM images of 3 d hydration with different nano-SiO2 content (5 000 times)

圖12(a)～(f)為水化1 d、3 d和28 d的微觀結(jié)構(gòu)SEM掃描結(jié)果。從圖中可以看出，水化1 d后，水化凝膠的微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，隨著水化時(shí)間的增加，形成的水化硅酸鈣(C-S-H)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)逐漸趨向密實(shí)，并且在水化3 d可以看到水化產(chǎn)物中出現(xiàn)明顯的鈣礬石(AFt)晶體。圖12中1位置為C-S-H凝膠，2位置為AFt晶體，3位置為Ca(OH)2晶體。

圖12 不同水化時(shí)間的微觀結(jié)構(gòu)的SEM照片(30 000倍)Fig.12 Microstructure SEM images wih different hydration time(30 000 times)

圖12(a)～(c)為未摻加納米SiO2試樣，(d)～(f)為摻加3.0%納米SiO2的試樣。對(duì)比圖片可以看出，摻加納米SiO2以后水泥漿體的水化程度更高，水化1 d，摻加納米SiO2的水化產(chǎn)物含有更多的C-S-H凝膠，相對(duì)豐富的凝膠填充于孔洞和縫隙中，形成較為致密的結(jié)構(gòu)，局部可以看到少量的呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)針狀的AFt；水化3 d后，可以發(fā)現(xiàn)納米SiO2既促進(jìn)了水泥中硅酸鹽礦物的水化，又促進(jìn)了AFt的形成，水化體系中形成了連通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大量短粗的AFt晶體填充于其中；水化28 d以后，摻加納米SiO2硬化的水泥石結(jié)構(gòu)也更加致密。另外，由圖12(c)、(f)可知，無(wú)論是否摻加納米SiO2，水泥凈漿水化28 d后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)都很致密，Ca(OH)2晶體、C-S-H凝膠以及其他水化物共同形成了網(wǎng)狀的整體結(jié)構(gòu)，在30 000倍的放大倍數(shù)下，沒(méi)有明顯的孔隙存在。摻加納米SiO2與否的區(qū)別體現(xiàn)在，未摻加納米SiO2的水泥漿體雖然結(jié)構(gòu)也很致密，但內(nèi)部的孔隙要多于摻加后的試樣，說(shuō)明納米SiO2的摻入促進(jìn)了水泥的水化反應(yīng)，造成了同齡期的改性水泥漿的水化產(chǎn)物生成量增多，孔隙相對(duì)減少[15]。

3 結(jié) 論

本研究旨在全面分析研究納米SiO2摻量對(duì)普通硅酸鹽水泥膠凝材料水化進(jìn)程、工作性能、宏觀力學(xué)性能、耐久性能以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。由此，設(shè)計(jì)了水泥凈漿流動(dòng)度、水泥砂漿強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、混凝土動(dòng)彈性模量、混凝土滲透性以及XRD和SEM等試驗(yàn)，通過(guò)宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)綜合分析，獲得以下結(jié)論：

(1)摻入納米SiO2會(huì)顯著降低水泥凈漿以及混凝土拌合物的流動(dòng)性，需增加減水劑摻量或者用水量才能保證膠砂和混凝土具有合適的工作性能。

(2)摻入納米SiO2會(huì)增大水泥砂漿和混凝土的抗折、抗壓強(qiáng)度等宏觀力學(xué)性能。在一定的范圍內(nèi)，摻量越多，力學(xué)性能的提高程度越大，但摻量超過(guò)一定值，由于納米顆粒分散的原因，性能不再隨之提高。

(3)納米SiO2的摻入，改變了混凝土的動(dòng)彈性模量和氯離子滲透能力。從宏觀上來(lái)看，在一定范圍內(nèi)隨著摻量的增多，混凝土動(dòng)彈性模量逐漸變小，氯離子滲透能力逐漸降低。原因是納米SiO2對(duì)水泥水化反應(yīng)的促進(jìn)作用以及對(duì)膠凝材料的微填充作用，使混凝土相應(yīng)水化階段水化凝膠體含量更高，不但提高了混凝土的延性，也使得混凝土的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，降低了混凝土的滲透能力。