納米二氧化硅對混凝土性能的影響研究

韓卞武

(安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232001)

1 引言

近年來，隨著我國基礎設施建設的蓬勃發展，混凝土的需求逐年增長。混凝土中通常摻入適量的外加劑，能夠明顯改善混凝土的工作性能，同時加快工程進度并且減少水泥的用量。減水劑在工程中應用廣泛，減水劑能在不同程度上對水泥顆粒有分散作用，把水泥凝聚體中的水釋放出來，使水泥充分發生水化反應，在混凝土中合理摻加減水劑可減少用水，降低水灰比，改善混凝土和易性。混凝土配比完全不變的情況下，拌合物流動性增加，有利于現場機械化施工。在坍落度不變的情況下，也可以增加混凝土的強度。朱躍武[1]也指出在保持混凝土抗壓強度及和易性基本相同的情況下，可節約水泥。但是實際工程應用中，減水劑超量使用情況時有發生，導致混凝土工作性能的下降。王冰等[2]曾研究減水劑少量超摻對混凝土性能的影響，會導致混凝土和易性變差，在混凝土本身狀態不好的情況下可能導致泌水增加，對泵送施工造成不良影響。歐玲等[3]也認為減水劑超量使用會導致混凝土靜置會出現較多泌水、離析、板結的情況。

納米材料可以調控水泥基材料的力學性能，國內外學者對此進行了大量的研究[4～13]。納米二氧化硅常用于水泥基材料，對水泥水化、力學性能等方面均有一些影響作用。為了保證新建工程混凝土結構的安全使用和耐久性，本研究利用納米氧化硅作為基本調控材料，分析減水劑超摻后的混凝土抗壓強度，為混凝土的實際應用與發展提供理論參考。

2 實驗

2.1 原材料

水泥為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，產于安徽海螺水泥有限公司，化學成分見表1。細度模數為2.68的淮河河砂，表觀密度為2550 kg/m3。減水劑為高效羧酸基液態減水劑，水為普通自來水。

表1 水泥的化學成分 w%

2.2 配合比

配合比選擇如表2。

表2 配合比 kg/m3

2.3 實驗方法

根據GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行混凝土制備與力學性能測試試驗。混凝土抗壓試塊尺寸為邊長150 mm的立方體。試件澆筑成型后放入標準養護室進行養護((20±2)℃,(95±3)%RH)，養護3 d后拆模，拆模后的試塊繼續標準養護至規定齡期，對各組試塊進行力學性能測試，測試結果取其平均值。

3 結果與討論

3.1 抗壓強度

圖1給出了各組混凝土的3 d、7 d和28 d抗壓強度。隨著減水劑的過量摻入，7 d和28 d強度明顯降低，CH2組對比CH1組，隨著納米二氧化硅的摻入，混凝土強度明顯提升，這與周勝波等[4]發現的較為一致，他認為納米材料比表面積巨大，可為水泥的水化產物提供結晶成核點，具有促進早期水化的作用。此外，納米二氧化硅還具有一定填充作用。可填充在混凝土的孔隙中，提高硬化體內部微結構的密實性，降低微結構中孔隙體積，對混凝土強度提升具有積極的作用。

圖1 抗壓強度

4 結論

(1)摻入過量的減水劑會導致混凝土的強度降低。

(2)一定摻量的納米二氧化硅能一定程度上可提高混凝土的各齡期抗壓強度，但是對混凝土早期強度的提高更加顯著。因為納米二氧化硅加速了水泥早期的水化反應，使得早期水化產物增多；同時納米二氧化硅具有填充作用，提高了硬化體內部微結構的密實性。