【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的應(yīng)。 銳鈦型納米是一種優(yōu)良的光催化劑,它具有凈化空氣、殺菌、除臭、表面自潔等特殊功能。利用具有凈化空氣的特殊性能可以制備光催化混凝土,使之對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的、氮氧化物等對(duì)人體有害的污染氣體進(jìn)行分解處理,達(dá)到凈化空氣的目的。光催化混凝土的制備有兩種方法: 微摻入法:即在水透性多孔混凝土的制備中,通過(guò)距離混凝土表面7mm～8mm深度范圍內(nèi)摻入銳鈦型納米微粉,使得其摻入量控制在50%以內(nèi),可制得具有良好除氮氧化物功能的光催化混凝土。 光催化載體法:此法是對(duì)混凝土中部分集料被覆一層薄膜,這些集料相當(dāng)于光催化劑的載體,然后把這些集料放置于混凝土砌塊表面,使被覆薄膜的集料部分顯露出來(lái),從而制得具有光催化性能的混凝土,也能有效除去NOx和其他有害氣體。當(dāng)然,光催化混凝土的研究還應(yīng)考慮所吸收的尾氣的凈化率、吸收率和有害氣體對(duì)混凝土的影響,同時(shí)考慮光催化劑的壽命,使得光催化混凝土的耐久性與之適應(yīng)。 （3）納米金屬粉末在屏蔽混凝土中的應(yīng)用。 納米金屬粉末有兩個(gè)特殊性能,一是納米金屬粉末的強(qiáng)度、硬度高,并隨著晶粒尺寸的減少,其強(qiáng)度、硬度不斷提高,同時(shí)也具有良好的韌性。二是納米金屬粉末具有良好吸波性能。利用這兩個(gè)特殊性能若把它加入混凝土中,可能制得具有功能性的電磁屏蔽混凝土。電磁屏蔽混凝土的制備有兩種方法,其一是在混凝土的表面涂上用納米金屬粉末制成的隱身膜,使混凝土具有隱身性能,但這種納米金屬膜材料不能改變混凝土本身的結(jié)構(gòu)及其性能。另一種方法是把納米金屬粉末與混凝土混合料干混均勻后,帶入到混凝土中,參與水泥的水化過(guò)程。用此法制備的混凝土既有可能降低混凝土結(jié)構(gòu)的重量,提高混凝土的承載能力和耐沖擊性,又有很好的電磁屏蔽功能。納米金屬粉末的種類很多,同時(shí)還包括納米合金粉末,因此在電磁屏蔽混凝土的制備中應(yīng)選擇合適的納米金屬和合金粉末,使得混凝土的強(qiáng)度,耐沖擊性大幅度提高,同時(shí)取得較好的電磁屏蔽效果。這樣,在高強(qiáng)、高耐沖擊的同時(shí)又有良好的屏蔽效果,能降低軍事目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)和被打擊的概率,那么用這種混凝土制成的軍事掩體具有更廣的前景。 （4）納米氧化物在多功能混凝土中的應(yīng)。 納米氧化物包括金屬氧化物和非金屬氧化物,其中以金屬氧化物居多,納米金屬氧化物除了具有一般納米材料的特性以外,某些還有很強(qiáng)的吸波功能。此外,由于納米材料巨大的比表面和界面,使得它對(duì)外界環(huán)境溫度、光、濕度等十分敏感,環(huán)境的改變會(huì)迅速引起表面和界面離子價(jià)態(tài)和電子運(yùn)輸?shù)淖兓?。因?納米材料還具有高靈敏度、高精度、低能耗和小型化的特點(diǎn)。利用納米金屬氧化物材料除了可以制備電磁屏蔽外,還可以用來(lái)制備智能水泥混凝土,如自預(yù)警水泥混凝土等。這種水泥混凝土的制備是在混凝土中摻入某種納米金屬氧化物,使混凝土具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性能,同時(shí)還具有傳感作用。或是在混凝土中插入用納米金屬氧化物制成的傳感器,使混凝土具有傳感作用。這種智能型水泥混凝土可用于土木工程結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),便于監(jiān)控混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂與破壞情況及其損傷評(píng)價(jià)、檢測(cè)車重與車速等。這在實(shí)際工程中對(duì)如何及時(shí)防范混凝土的開(kāi)裂與破壞,防止重大突發(fā)事故的發(fā)生具有重要意義。此外,利用納米材料制成的智能混凝土對(duì)其機(jī)械、力學(xué)性能的測(cè)試可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)施,以克服人工、機(jī)械測(cè)定工作量大和誤差大的缺陷。這對(duì)混凝土性能的檢測(cè)是一場(chǎng)革。 （5）聚合物/無(wú)機(jī)納米材料在功能混凝土中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)材料相比,聚合物/無(wú)機(jī)納米材料具有很多優(yōu)點(diǎn),由于無(wú)機(jī)納米材料與聚合物之間的界面是微細(xì)觀的,甚至是分子水平級(jí)的,界面面積大,能夠大幅度降低應(yīng)力集中,消除無(wú)機(jī)物與聚合物的不匹配問(wèn)題,充分發(fā)揮無(wú)機(jī)物分子的力學(xué)性能、高耐熱性與聚合物的易加工性。其力學(xué)性能明顯占優(yōu)。同時(shí),聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料具有良好的增強(qiáng)、增韌作用,良好的耐熱性能、熱穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)電性能等。目前,關(guān)于聚合物用于混凝土中,國(guó)內(nèi)外已有諸多報(bào)道,而關(guān)于聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料用于混凝土中卻未見(jiàn)報(bào)道?；诰酆衔?無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的優(yōu)異性能,使得有關(guān)它的理論和應(yīng)用研究成為當(dāng)前復(fù)合材料的熱點(diǎn),如果能把它應(yīng)用到混凝土這一大宗傳統(tǒng)建材中,將使得混凝土的性能得到大幅度的改進(jìn)。如果把聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料用于水泥混凝土中,不僅可提高混凝土的抗壓、抗拉和彎曲強(qiáng)度,而且可提高其耐久性:另外利用聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料優(yōu)異的導(dǎo)電性能,可制備具有/自我診斷等功能的混凝土。這類混凝土的制備就是在混凝土混合料中摻入一定量的聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料之均勻分散在混凝土中,利用聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性能,測(cè)試電阻的變化,建立電阻與荷載之間的模型,從而可以預(yù)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。此外利用聚合物的可加工性,把聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料加工成纖維狀,用來(lái)制備高彈性模量混凝土及合成纖維混凝土。 目前用于水泥混凝土中的納米材料主要是納米礦粉,如納米二氧化硅、納米碳酸鈣和低溫稻殼灰等。納米是研究相對(duì)較多的納米粉體材料。納米是一種無(wú)定形物質(zhì),其粒徑僅為20nm左右,已經(jīng)廣泛用于改性涂料、抗紫外劑、塑料添加劑、橡膠制品、顏料、陶瓷等領(lǐng)域。在水泥混凝土領(lǐng)域,由于其具有極強(qiáng)的火山灰活性、微集料填充效應(yīng)和晶核作用,可以增加混凝土的強(qiáng)度和耐久性。但是,納米的需水量較大,會(huì)加快水泥早期水化的放熱速率,縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間,增加混凝土的早期收縮,而且分散困難、價(jià)格較高,在一定程度上制約了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。 葉青、巴恒靜、唐明、季韜等就納米二氧化硅對(duì)水泥基材料的改性及機(jī)理進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:納米材料能明顯降低水泥漿體的結(jié)構(gòu)缺陷,改善微觀結(jié)構(gòu),提高水泥硬化漿體的密實(shí)度和強(qiáng)度。結(jié)果表明摻加納米二氧化硅可以改善混凝土漿體微觀結(jié)構(gòu),提高混凝土的抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度等物理力學(xué)性能。 李固華研究了納米(NC)和納米（NS)以及與硅灰(SF)復(fù)合后的混凝土的性能。試驗(yàn)表明:隨著NS摻量的提高,混凝土拌合物的坍落度將急劇降低。NC對(duì)混凝土的和易性基本無(wú)影響。二者能夠提高混凝土的早期強(qiáng)度,但對(duì)后期強(qiáng)度影響不顯著。與單摻NC混凝土相比,NS和SF分別與NC復(fù)合后能夠顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度,對(duì)后期強(qiáng)度有所改善。 李固華為了改善混凝土在海水、土壤等鹽環(huán)境中的性能,通過(guò)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn),研究了摻納米混凝土在鹽類結(jié)晶循環(huán)中的性能,并通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射分析(XRD)對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:納米能夠改善混凝土的性能。從性能和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮,推薦納米的最佳摻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1%.與基準(zhǔn)混凝土相比,在110次循環(huán)后,摻納米為1%時(shí)的混凝土的耐腐蝕循環(huán)系數(shù)和相對(duì)耐腐蝕循環(huán)系數(shù)分別提高11%和20%.微觀結(jié)構(gòu)分析表明,納米可以改善混凝土界面結(jié)構(gòu),降低氫氧化鈣的含量。杜應(yīng)吉等利用納米微粉的化學(xué)活性和微粒性通過(guò)混凝土耐久性試驗(yàn)研制新型的混凝土改性劑,結(jié)果表明,當(dāng)納米微粉的摻量為l%3%時(shí),其成本與市售外加劑基本相當(dāng),這時(shí)混凝土的抗?jié)B等級(jí)提高30%,抗凍等級(jí)提高50%。低溫稻殼灰是將稻殼控制在600℃焚燒得到的。它是由大量納米尺度的粒子小于50nm疏松地粘聚而成,其化學(xué)活性超過(guò)硅灰,對(duì)普通混凝土和高強(qiáng)混凝土都具有增強(qiáng)作用。歐陽(yáng)東發(fā)現(xiàn)納米尺度的二氧化硅粒子及大量孔隙使稻殼灰對(duì)混凝土具有較強(qiáng)的增強(qiáng)改性作用。當(dāng)?shù)蜏氐練せ姨娲嗔繛?0%一20%時(shí),可提高高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度10MPa以上。由于稻殼來(lái)源廣泛,因而稻殼灰的成本也相對(duì)較低,只要解決了稻殼灰的工業(yè)化生產(chǎn)條件,稻殼灰在混凝土礦物應(yīng)用方面就可以有大的發(fā)展。 論文研究的意義及創(chuàng)新性綠色高性能混凝土是混凝土發(fā)展的必然趨勢(shì)。而高性能混凝土存在的主要問(wèn)題之一是長(zhǎng)期耐久性問(wèn)題。隨著資源能源問(wèn)題的日益突出,高性能混凝土的生命過(guò)程與資源環(huán)境的相互關(guān)系值得深入研究。因此,研究提高高性能混凝土的耐久性能的方法和途徑、研究高性能混凝土與環(huán)境的相互作用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 1997年,Mehta發(fā)表題為“耐久性一影響未來(lái)的關(guān)鍵問(wèn)題”的文章,指出我們面臨混凝土耐久性問(wèn)題的嚴(yán)重性:一些屹立了2000年之久的無(wú)筋混凝土結(jié)構(gòu),例如用緩慢硬化的火山灰、石灰水泥建造的古羅馬萬(wàn)神殿,和歐洲的幾條輸水管道仍然完好。同時(shí)20世紀(jì)用波特蘭水泥建造的鋼筋混凝土結(jié)