納米材料對(duì)水泥基材料性能影響研究之進(jìn)展

王亞松，莫良羽，劉 鑫，段 平

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074

0 引言

水泥基材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性能，因而在房屋建筑、橋梁、隧道、道路、港口等工程領(lǐng)域中得以廣泛運(yùn)用。然而，水泥基材料脆性較大、強(qiáng)度較低，這些不足將會(huì)嚴(yán)重影響到水泥基材料使用的便捷性、安全性、可持續(xù)性等。結(jié)構(gòu)單元尺寸介于1nm～100nm范圍之間的超細(xì)顆粒被稱作納米材料，其具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)［1］等特點(diǎn)，作為一種新型輔助增強(qiáng)材料，它逐步進(jìn)入了人們的視野。水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)在納米材料的摻入下能夠得到極大的改善，促進(jìn)水泥水化，進(jìn)而提高了其強(qiáng)度，增強(qiáng)了耐久性能［2］。因此，利用納米技術(shù)進(jìn)行改性成為了水泥基材料領(lǐng)域的熱門研究之一。本文在調(diào)研大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了八種主要納米材料對(duì)水泥基材料的水化、強(qiáng)度、耐久性的影響，并進(jìn)一步闡述了其影響機(jī)理。

1 納米材料對(duì)水泥基材料水化、強(qiáng)度、耐久性的影響

1.1 納米金屬氧化物材料

1.1.1 納米Al2O3

納米Al2O3（NA）在水泥中具有良好的分散性，是目前水泥基材料領(lǐng)域研究最多的納米金屬氧化物材料之一。

NA 可加快C3S 的水化進(jìn)程，張京波等［3］研究發(fā)現(xiàn)NA 可加快C3S 初始水化期反應(yīng)速率，減緩C3S 誘導(dǎo)期水化速率，增加水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠和Ca（OH）2（CH）晶體的含量，并在水化過程中起到抗早凝和增大水化放熱量的作用。NA 也能減少C3S 水化漿體表面孔隙，細(xì)化CH 晶體，提高界面過渡區(qū)的致密性［4］。在微觀結(jié)構(gòu)上，吳福飛等［5］認(rèn)為NA 與水化產(chǎn)物二次水化形成C-A-H、C-A-S-H 和 C-S-H 凝膠，構(gòu)成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高漿體的密實(shí)度。由圖1，摻入NA 的混凝土微觀形貌均勻密實(shí)，沒有大量的團(tuán)狀晶體。

圖1 NA 混凝土電鏡掃描微觀形貌［6］

NA 可優(yōu)化水泥基材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，改善混凝土的宏觀性能。朱從進(jìn)等［6］研究發(fā)現(xiàn)NA 可有效提高混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，改善混凝土的變形性能。吳福飛等［5］用10nm 的0.5%～4%NA 等質(zhì)量替代水泥，發(fā)現(xiàn)水泥基材料的抗折強(qiáng)度隨NA 摻量的增加而逐漸增大：在NA 摻量為4%時(shí)，其3d、28d和90d 齡期的抗折強(qiáng)度增長了約21.0%、20.2%和20.9%。但也有研究發(fā)現(xiàn)，NA 對(duì)水泥基材料的抗壓強(qiáng)度沒有影響［4］。氯化物的侵蝕是影響鋼筋混凝土耐久性的主要原因之一，提高混凝土的氯離子結(jié)合能力可抑制氯離子進(jìn)入，如圖2 吸附模型，Yang 等［7］發(fā)現(xiàn)NA 有助于提高水泥漿體的氯離子結(jié)合能力，與空白對(duì)照相比，NA 含量為2%時(shí)結(jié)合的氯化物增加35%。NA也能顯著降低水泥基材料的干燥收縮率［5］。Alireza 等［8］則發(fā)現(xiàn)0.32 水灰比時(shí)，摻量為5%NA 的水泥基材料，其91d 齡期水滲透深度比空白對(duì)照低59%左右。

圖2 氯化物在C-S-H （a）和C-A-S-H （b）表面的吸附模型示意圖［7］

1.1.2 納米TiO2

納米TiO2（NT）具有光催化效率高、穩(wěn)定性好、對(duì)人體無危害和自清潔等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前應(yīng)用最廣的光催化材料［9］。

馬保國等［10］研究發(fā)現(xiàn)，NT 摻量與硫鋁酸鹽水泥的初凝和終凝時(shí)間間隔在一定程度上呈負(fù)相關(guān)，NT 能縮短水泥初凝和終凝時(shí)間，并使水化加速期和減速期提前出現(xiàn)，在水化前期為水化產(chǎn)物生成提供成核位點(diǎn)，細(xì)化CH 形成較小晶體。由圖3可知，相比空白試樣，加入NT，硫鋁酸鹽水泥能形成結(jié)構(gòu)更加密實(shí)、孔隙更小的微觀結(jié)構(gòu)。此外，NT 可填充納米級(jí)微觀孔隙，與CH 形成更多C-S-H 凝膠和孔徑較小、強(qiáng)度較高的均勻組織［8］，使結(jié)構(gòu)更加均勻致密。

馬韜［11］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻入NT 分散液，水泥砂漿1d、2d、28d、56d、118d、208d齡期抗壓強(qiáng)度的增幅分別為30.0%、21.9%、6.1%、0.4%、0.8%、3.9%，可以明顯看出NT 的分散液對(duì)水泥早期強(qiáng)度增幅較大，后期強(qiáng)度增幅較小；摻入NT，水泥砂漿相應(yīng)齡期的抗壓強(qiáng)度的增幅分別為55%、28.3%、8.4%、6.9%、2.9%、4.9%，與摻NT 分散液相比，水泥砂漿各齡期強(qiáng)度的增幅均更大。Zhang等［12］在用于路面的混凝土中摻入NT，發(fā)現(xiàn)混凝土孔隙結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，抗氯化物滲透能力得以提高，但隨著摻量增加，NT 對(duì)混凝土抗氯化物滲透性的增強(qiáng)效果減弱。

1.1.3 納米Fe2O3

納米Fe2O3（NF）也是研究應(yīng)用于水泥基材料較多的納米金屬氧化物材料之一，得益于水合鐵鈣凝膠的形成，NF 對(duì)水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的改善作用優(yōu)于NA 和NT。NF 在水泥水化初期主要以成核作用，促進(jìn)早期水化，生成更多C-S-H 凝膠，填充孔隙結(jié)構(gòu)，形成均勻致密的水化產(chǎn)物。

Zhang 等［12］在水泥中摻入1% 的50nm 的NF 顆粒，0.5 水灰比時(shí)，水泥砂漿28d 齡期抗壓強(qiáng)度較3d 齡期提高了103.5%，較28d 齡期的空白砂漿提高了11.2%，而后期抗壓強(qiáng)度則增長緩慢。Rahmat 等［13］認(rèn)為NF 填充微觀孔隙有利于提高水泥基材料的強(qiáng)度，而摻量過高時(shí)，NF 易聚集形成薄弱區(qū)域，阻礙均勻的微觀水合物結(jié)構(gòu)形成而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。此外，他們實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3%NF 摻量下吸水率降低了4%，2%NF 摻量下氯離子的透過率降低了44%。致密組織的形成、孔隙的減少和不連續(xù)性提高了水泥漿體的耐久性。NF 對(duì)水泥基材料抗水滲透的改善均強(qiáng)于NA 和NT，分析認(rèn)為［8］含有NF 的水泥水化時(shí)能夠產(chǎn)生水合鐵鈣凝膠，進(jìn)一步降低混凝土的孔隙率，減少孔隙結(jié)構(gòu)中的連接路徑，阻止?jié)B入物質(zhì)在水泥基材料中的運(yùn)輸。

1.2 碳納米材料

1.2.1 碳納米管

碳納米管（CNTs）是一種性能優(yōu)異的納米材料，將其摻入水泥基材料中能改變水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其宏觀性能。

水泥水化過程中水泥漿體生成的CH 對(duì)水泥的質(zhì)量起決定性的作用。閆科曄［14］對(duì)各凈漿試件的化學(xué)組成進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)隨著水化硅酸鈣修飾CNTs 摻量的增加，樣品中氫氧化鈣的含量也有所增加，而氫氧化鈣的形貌更為細(xì)化，這反映了摻入C-H-S 修飾后的CNTs 通過成核效應(yīng)對(duì)水化過程起促進(jìn)作用。

碳納米管的摻入量并非越多越有效，而是存在一個(gè)最適量。陳騫等［15］在水泥砂漿摻入0%～0.15%的CNTs，發(fā)現(xiàn)相較于空白水泥砂漿，其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有一定提高。當(dāng)CNTs的摻入量為0%～0.09%時(shí)，水泥砂漿7d 的強(qiáng)度均顯著增加，在摻量為0.09%時(shí)到達(dá)峰值，但隨著摻量增加其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均開始下降。由此可見，0.09%的CNTs 可能是改善水泥砂漿抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的最佳摻入量。

圖3 硫鋁酸鹽水泥水化1h（1）、6h（2）、24h（3）后SEM 圖像［10］

碳納米管的摻入則可以顯著地改善其抗碳化能力和抗離子侵蝕能力。Escobar 等［16］發(fā)現(xiàn)CNTs 的摻加使進(jìn)入混凝土中的二氧化碳減少了63%。其主要原因可能是CNTs 的摻加降低了水泥基材料的孔隙率，減少大孔的比例，降低水泥基材料的透氣性，從而減少二氧化碳進(jìn)入水泥基體中。除此之外，CNTs 的橋聯(lián)作用可以減少水泥基材料因早期自收縮而產(chǎn)生的大量微裂紋，進(jìn)而減少了二氧化碳進(jìn)入水泥基體的通路，如圖5 所示。Lu 等［17］研究了碳納米管摻量對(duì)水泥基材料氯離子擴(kuò)散的影響，結(jié)果表明，當(dāng)CNTs 的摻量為水泥質(zhì)量的0.03%、0.05%和0.10%時(shí)，氯離子擴(kuò)散系數(shù)分別下降了22.8%、24.0%、8.8%，這說明，碳納米管的適摻量為0.05%時(shí)能最有效降低水泥中氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。

圖5 CNTs 對(duì)水泥抗碳化性能的作用機(jī)理［16］

1.2.2 納米氧化石墨烯

納米氧化石墨烯（NGO）是一種特殊的石墨氧化產(chǎn)物，經(jīng)處理后能夠形成二維狀納米片層結(jié)構(gòu)，因該結(jié)構(gòu)的比表面積大、力學(xué)性能強(qiáng)、柔韌性能好［18］，使得NGO 常被用作改性材料。

Lv 等［19］研究發(fā)現(xiàn)摻入NGO 可以細(xì)化水泥水化產(chǎn)物CH 晶體的尺寸，促進(jìn)水化過程中棒狀晶體的產(chǎn)生，并使其排列整齊，在NGO 的模板效應(yīng)和調(diào)控作用共同影響之下，水泥漿體的韌性得以提高。Lin 等［20］研究發(fā)現(xiàn)，NGO 的含氧官能團(tuán)為水分子和水泥組份提供了吸附位點(diǎn)，其催化作用能夠顯著加快水泥的水化速率。

與碳納米管相似，納米氧化石墨烯對(duì)水泥漿體強(qiáng)度的改善也存在最佳摻量。陳蹇等［15］在混凝土中摻入0%～0.08%的NGO，在7d 和28d 齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度隨NGO 摻量的增加均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，并在摻量為0.03%～0.04%附近達(dá)到峰值。李建仙［21］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥基材料中摻入不同量的NGO 時(shí)，在7d 和28 d 時(shí)的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨NGO摻量的增加顯著增強(qiáng)，但當(dāng)NGO 添加量超過0.04%時(shí)，水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度開始有所降低，但仍高于對(duì)照組（未添加NGO）。

與碳納米管不同的是，納米氧化石墨烯的摻入對(duì)水泥漿體的抗離子侵蝕能力不全是積極的影響。李建仙［21］研究發(fā)現(xiàn)，將摻入微量NGO 的混凝土分別浸泡在3%的NaCl 鹽溶液和3%的Na2SO4鹽溶液中，混凝土的質(zhì)量損失均顯著下降，但隨著NGO 摻入量的增加，質(zhì)量損失反而增加。楊雅玲［18］研究發(fā)現(xiàn)，在水泥砂漿中分別摻入0.01%、0.03%、0.09%的NGO，并將其分別浸泡在Cl-、SO42-、HCO3-等有害離子環(huán)境下，經(jīng)過28d，摻入量為0.03%時(shí)，質(zhì)量損失量最少，摻入量為0.09%時(shí)，質(zhì)量損失反而更加嚴(yán)重。分析認(rèn)為，當(dāng)NGO 的摻量過多時(shí)，水泥漿體的內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，致使NGO 難以均勻分散于水泥基材料中，從而使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，孔隙量增多，最終導(dǎo)致有害離子更容易在水泥中滲透遷移。

1.2.3 納米SiO2

納米SiO2（NS）俗稱硅粉，具有尺寸小、表面活性高和高火山灰活性等特點(diǎn)，在水泥基材料界面過渡區(qū)中與水化產(chǎn)物CH二次水化生成更多的C-S-H 凝膠［22］，獲得較多的關(guān)注和研究。

NS 在水泥基材料水化過程中能提供更多的活性位點(diǎn)，與CH 化學(xué)鍵合生成C-S-H 凝膠，細(xì)化CH 晶體，降低水泥基材料中CH 的含量，并縮短漿體的初凝和終凝時(shí)間。圖6 是含和不含NS 合成C-S-H 的原理圖［23］，NS 的加入使C-S-H 形貌發(fā)生改變，孔尺寸變小且C-S-H 形成速率加快。水化前期，NS發(fā)揮晶核作用和填充效應(yīng)加快水化反應(yīng)；水化后期，NS 則通過參與火山灰反應(yīng)促進(jìn)水化進(jìn)程。Hou 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，NS 能使水泥水化前期水化峰的形成速度加快，水化加速效應(yīng)隨摻量或細(xì)度的增加而增強(qiáng)。在一定范圍內(nèi)，水泥基材料水化速率隨NS 摻量的增加而增大，水化初期NS 顆粒能吸附水泥漿體中的Ca2+，加快C3S 溶解速率，促進(jìn)水泥水化。NS 的火山灰水化產(chǎn)物具有致密的凝膠結(jié)構(gòu)并隨水化進(jìn)行而不斷增加，致使水泥水化擴(kuò)散受阻而阻礙水泥后期水化［23］。

圖6 含和不含NS 合成C-S-H 的原理圖［23］

NS 能降低水泥基材料中CH 的含量，這無疑會(huì)對(duì)其強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生一定的影響。徐慶磊［25］探究了NS 對(duì)普通C30 和高強(qiáng)C60混凝土強(qiáng)度的影響：對(duì)于保持一定流動(dòng)度的C30混凝土，NS 對(duì)其強(qiáng)度的增長貢獻(xiàn)隨摻量增加而變小；NS 對(duì)高強(qiáng)C60 混凝土強(qiáng)度的增長存在閾值，過高摻量NS 會(huì)顯著降低高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。董健苗等［26］對(duì)水泥和NS 進(jìn)行高速研磨攪拌加超聲波分散處理，水泥砂漿3d 和28d 齡期抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度較其它攪拌方式均有所提高。此外，徐慶磊［25］發(fā)現(xiàn)NS 對(duì)混凝土抗氯離子滲透能力與其抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)效果是一致的。Chithra等［27］在0.31 水灰比的高強(qiáng)混凝土中摻入2%NS，發(fā)現(xiàn)其吸水率明顯降低。陳環(huán)等［27］模擬不同自然環(huán)境下氯離子對(duì)改性高性能水泥砂漿的侵蝕作用，發(fā)現(xiàn)前期較高的早期強(qiáng)度對(duì)阻止氯離子滲透作用明顯。

1.2.4 納米CaCO3

納米CaCO3（NC）因價(jià)格低廉，并且對(duì)水化、強(qiáng)度、耐久度存在積極影響而在水泥基材料中有廣闊應(yīng)用前景，但由于在不同研究中NC 的最佳摻量爭議較大，仍需在今后進(jìn)行更加深入的研究。

NC 對(duì)水泥水化的影響主要在初期，主要是化學(xué)作用、晶核效應(yīng)和微集料作用。NC 與C3A 發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物為碳鋁酸鈣水化物。Sato 等［29］將NC 對(duì)水泥誘導(dǎo)期的加速機(jī)理歸結(jié)為晶核效應(yīng)，并提出兩種可能的解釋：在兩種解釋中NC 粒子均處于C3S粒子的表面，影響水泥水化的誘導(dǎo)周期，第一種解釋是NC 會(huì)破壞富硅保護(hù)層，使得Ca2+與C3S 接觸，從而加速C-S-H 的形成，如圖7（a）（b）所示；第二種解釋是在高離子濃度凈漿溶液中，NC 的存在促進(jìn)C-S-H 的成核，如圖7（c）（d）所示。王沖等［30］認(rèn)為除晶核效應(yīng)外，NC 的微集料效應(yīng)，使水泥熟料顆粒與水分子充分接觸，從而加快水泥的早期水化。但由于NC 顆粒小，在水化后期，當(dāng)摻量為2.5%時(shí)，更多細(xì)小顆粒包裹水泥熟料，與水化產(chǎn)物反應(yīng)，這在一定程度上阻礙水泥熟料與水接觸，導(dǎo)致水化放熱量略有下降［31］。

圖7 NC 的對(duì)C3S 的水化加速效應(yīng)的示意圖:（a）C3S 粒子表面無NC 保護(hù)層，（b）NC 粒子存在減弱點(diǎn)，（c）形成第二階段C-S-H，（d）加速第二階段C-S-H 成核納米碳酸鈣的存在［29］

王海飆等［32］通過增加NC 在水泥土中的摻量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)NC的摻量值在13‰左右時(shí)，NC 水泥土的強(qiáng)度較普通水泥土提高25%左右。他們認(rèn)為，適量NC 可以改善水化產(chǎn)物的數(shù)量和形貌，并對(duì)水泥的硬化過程有一定的影響；同時(shí)改善水泥土顆粒的膠結(jié)狀態(tài)，填充水泥中的細(xì)小孔隙，從而在一定程度上提高抗壓強(qiáng)度。但如果摻量過大，水泥和NC 水化生成的大量水化產(chǎn)物會(huì)發(fā)生膨脹作用，破壞水泥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

1.2.5 納米偏高嶺土

納米偏高嶺土（NMK）是工業(yè)礦物高嶺土的一種衍生物。目前，國內(nèi)對(duì)于NMK 摻入水泥基材料中的研究較少，大多研究也未能從作用機(jī)理方面做出更深層次的研究。

Fadzil 等［33］將高嶺土經(jīng)過銑削工藝并在700℃下煅燒處理三小時(shí)得到NMK 后分析其成分，發(fā)現(xiàn)NMK 中SiO2含量高達(dá)90%，反映出NMK 具有高火山灰活性。Al2O3的含量稍有增加（14.5%～18.9%），這有利于加速水化進(jìn)程，縮短凝結(jié)時(shí)間。NMK 中氧化鈣的含量極低，低于1%，能夠減少水泥漿體水化過程中CH 的形成。

有研究表明，在OPC 中摻入10%的MNK 在水化90d 時(shí)，CH 含量顯著減少，說明NMK 的火山灰效應(yīng)消耗了CH［34］。Shoukry等［35］將NMK摻入大體積蛭石混合白硅酸鹽水泥（WPC）中，發(fā)現(xiàn)隨著NMK 用量的增加，C-S-H 的分解熱增大，而CH的分解熱減小，說明NMK 顆粒改性后的水泥漿料水化程度較高。此外，NMK 改變了水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)，降低了毛細(xì)孔隙，改性了界面過渡區(qū)，且由于物理堆積效應(yīng)增加了水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)。

在Norhasri 等［36］的研究中，NMK 被摻入超高性能混凝土（UHPC）中，結(jié)果表明NMK 對(duì)早期強(qiáng)度影響不大，且由于其尺寸效應(yīng)和吸水性，使得UHPC 的易和性降低。在后期，受填充作用和火山灰效應(yīng)的影響，混凝土的強(qiáng)度有所提高，最佳摻量為1%。隨著NMK 的過量加入，水泥材料的強(qiáng)度也會(huì)有所下降。Zhan 等［37］將其原因歸結(jié)為NMK 過剩而出現(xiàn)凝聚并吸附在水泥顆粒周圍阻礙水化反應(yīng)，同時(shí)減少了C3S 和β-C2S 顆粒，并且導(dǎo)致水泥顆粒間作為結(jié)合中心的接觸點(diǎn)減少，其分散缺陷造成界面過渡區(qū)較弱。Zhang 等［38］通過研究發(fā)現(xiàn)了NMK 因其分散性良好，改善砂漿微觀結(jié)構(gòu)，降低孔隙率等在提高水泥耐酸性腐蝕方面起到了一定的作用。此外NMK 對(duì)水泥材料的耐火性，抗凍性、氯離子滲透性等方面均有積極影響。

2 納米材料對(duì)水泥基材料性能影響的機(jī)理探討

綜合上述討論，結(jié)合目前學(xué)界普遍認(rèn)識(shí)，可以將納米材料對(duì)水泥基材料性能改善的作用機(jī)理總結(jié)為以下四個(gè)方面：

（1）晶核作用。納米顆粒的表面有大量的活性位點(diǎn)，在水泥基材料水化的過程中作為晶核，為水化產(chǎn)物生長提供充足的成核位點(diǎn)，水化產(chǎn)物以納米顆粒為成核中心形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水泥水化，并使水化產(chǎn)物C-S-H 由松散結(jié)構(gòu)達(dá)到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)。

（2）填充作用。納米顆粒尺寸較小，可以填充水泥顆粒與水化產(chǎn)物、水化產(chǎn)物與水化產(chǎn)物之間的孔隙，進(jìn)入C-S-H 凝膠的孔隙，致使水泥基材料中形成均勻致密的微觀結(jié)構(gòu)，提高其強(qiáng)度和耐久性。

（3）優(yōu)化界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)。納米材料能夠降低CH 的密集分布，在微觀尺度上改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，并對(duì)水泥基材料的宏觀性能產(chǎn)生積極影響。

（4）化學(xué)作用活性。納米顆粒較細(xì)，具有較高的表面化學(xué)活性，能促進(jìn)水泥水化，一些納米顆粒（如NS、NA、NMK 等）與水化產(chǎn)物發(fā)生二次水化反應(yīng)，形成更多的水化凝膠，水化產(chǎn)物相互交織，有利于改善薄弱界面過渡區(qū)域和孔結(jié)構(gòu)，提高微觀結(jié)構(gòu)密實(shí)度。

3 結(jié)語

納米材料在水泥基材料中的具體應(yīng)用方面仍存在一些問題：（1）部分納米顆粒在水泥基材料中易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，使水泥基材料產(chǎn)生性能薄弱區(qū)；（2）水泥基材料中摻入納米顆粒會(huì)增大需水量，對(duì)其強(qiáng)度和耐久性不利；（3）部分納米材料能顯著提高水泥基材料的早期強(qiáng)度，但對(duì)后期強(qiáng)度影響不大甚至?xí)幸欢ǖ南麡O影響，相關(guān)的解釋機(jī)理及解決方案較少；（4）納米材料在水泥基材料中相關(guān)的作用機(jī)理尚未完全明確，缺乏系統(tǒng)的微觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持；（5）納米材料價(jià)格高，建筑領(lǐng)域需量大，嚴(yán)重制約納米材料在工程上的應(yīng)用。在未來的研究中，可以開發(fā)其它研究較少的納米材料在水泥基材料中的性能并系統(tǒng)深入地研究其微觀作用機(jī)理，引入納米材料制備新型水泥基功能材料也是未來的研究方向之一。筆者相信，隨著納米技術(shù)日益成熟完善，納米材料在水泥基材料中將會(huì)有更為廣泛的應(yīng)用前景。