研究了纳米SiO2掺量对掺膨胀剂碱矿渣砂浆抗压强度、自收缩、干燥收缩和孔隙率的影响。结果表明:膨胀剂的掺入有助于减少碱激发矿渣砂浆的自收缩和干燥收缩,但会显著降低早期强度;掺入2%纳米SiO2可基本补偿由于掺入膨胀剂造成的强度损失,且对碱矿渣砂浆自收缩和干燥收缩的影响较小;适量纳米SiO2的掺入可显著降低掺膨胀剂碱矿渣砂浆的孔隙率。

研究了纳米SiO2对污泥焚烧灰-水泥复合胶凝体系性能的影响,并对其水化程度进行了分析。结果表明:随着污泥焚烧灰掺量的增加,复合胶凝体系的标准稠度用水量增加、凝结时间延长,水泥胶砂流动度降低、抗压和抗折强度降低;纳米SiO2的掺入在一定程度上缩短了复合胶凝体系的凝结时间,提高了水泥胶砂的强度,但对工作性不利;掺入纳米SiO2后,复合胶凝体系7 d内的化学结合水生成量和生成速率较高,纳米SiO2对复合胶凝体系早期水化影响较大。

采用体积法设计孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,研究了纳米SiO2(NS)对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响规律。总结了不同孔隙率下透水混凝土的破坏形式,并分析了破坏机理。结果表明:随着NS掺量的增加,三种孔隙率下透水混凝土的抗压强度均呈先增加后减少的趋势,在NS掺量为1.0%时,抗压强度都达到最大值;NS对透水混凝土7 d抗压强度的提升效果比28 d更显著;随着孔隙率逐渐增大,NS对透水混凝土抗压强度的改善效果逐渐增强,而对透水系数的提升效果逐渐减弱;从透水混凝土的破坏形式上来看,随着孔隙率逐渐增大,掺入适量NS的透水混凝土,其骨料处断裂的现象相较未掺NS时逐渐增多。

研究了纳米SiO2和PVA纤维掺量及掺入方式对再生混凝土(RAC)力学性能与抗冲击性能的影响。结果表明:掺入纳米SiO2和PVA纤维均可以显著提高RAC的抗冲击性能;当混掺0.075%的PVA纤维与1.0%纳米SiO2时,RAC抗压强度与抗冲击性能的提高幅度最显著。

研究了单掺、复掺玄武岩纤维和纳米SiO2对混凝土力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析了玄武岩纤维和纳米SiO2的增强机理。结果表明:单掺玄武岩纤维时,混凝土的强度得到提高,且随着玄武岩纤维长度的增加,抗折强度提高更明显;单掺纳米SiO2时,随着纳米SiO2掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度逐渐增大;复掺玄武岩纤维与纳米SiO2时,混凝土的抗压、抗折强度均高于两种材料分别单掺时的混凝土强度;SEM分析结果表明,纳米SiO2在混凝土中起到了填充和成核作用,同时促进了水泥水化,生成了大量C-S-H凝胶和钙矾石,这些水化产物将玄武岩纤维包裹在一起,在混凝土内部形成致密的三维网状空间结构,从而提高了混凝土的强度。

研究了凝胶型和颗粒型纳米SiO2的分散性和掺量对混凝土的抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:同条件下,凝胶型比颗粒型纳米SiO2的分散性好;经过超声处理的比未超声处理的纳米SiO2的分散性要好,可以有效改善混凝土的后期抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能;在一定范围内,纳米SiO2的掺量越大,对混凝土的性能改善效果越明显。

研究了不同掺量聚丙烯纤维对水泥基材料力学性能的增强作用,以及纳米SiO2在高速研磨搅拌+超声波分散的条件下,对掺聚丙烯纤维的水泥基材料的增强作用。试验结果表明,在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着纤维掺量的增加,水泥基材料强度呈现先提高后逐渐降低的趋势。采用高速研磨搅拌+超声波的方法分散纳米SiO2,在纤维及纳米SiO2掺量均很小的情况下,可较大幅度提高水泥基材料的强度。

研究了纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土7d、28d和78d抗压强度、劈裂抗拉强度及混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明,纳米SiO2能显著改善混凝土力学性能和抗冻性能,试验中最优掺量为2%;纳米CaCO3能显著改善混凝土劈裂抗拉强度和抗冻性能,但对抗压强度影响不显著,试验中最优掺量为3%。

对不同百分比掺量的纳米SiO2和钢纤维做了正交试验,进行了7d,28d抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究。结果表明,掺入纳米SiO2能显著提高混凝土早期抗压强度,掺量为1.2%时抗压强度提高24.5%。掺入钢纤维能显著提高混凝土劈裂抗拉强度,钢纤维体积率掺量达到1.6%时劈裂抗拉强度提高78.6%。纳米SiO2和钢纤维的复合掺入,可显著优化补偿收缩混凝土的力学性能。

补偿收缩混凝土中掺入不同量的纳米SiO2进行抗硫酸盐侵蚀试验,并对其抗压强度和劈裂抗拉强度进行了测定,分析了纳米SiO2掺量对补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后压拉性能的影响。结果表明,掺纳米SiO2能有效改善补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后的压拉性能,纳米SiO2掺量为0.6%时效果最为理想。双掺0.6%纳米SiO2和1.2%钢纤维还能进一步提高补偿收缩混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。