2021年度绿色矿山科学技术奖（非金属矿、矿物材料相关领域）申报工作由中关村绿色矿山产业联盟非金属矿专委会负责组织评审，申报请关注V信公众号“粉体技术网”。

　　水泥硬化浆体是由水化硅酸钙凝胶（C-S-H）和众多的毛细孔以及其他的一些水化产物（Ca（OH）2、钙矾石、单硫型水化硫铝酸钙等）所组成的，其中C-S-H约占水泥硬化浆体的70%。C-SH的粒径在10nm左右，即水泥硬化浆体是以C-S-H为主的纳米材料，然而这种纳米材料的细观结构非常粗糙。　　　　利用纳米材料可以填充水泥基的空隙，改善水泥石与集料的界面结构，从而提高混凝土的强度与耐久性。纳米材料还具有很高的火山灰活性，能够进一步与水泥基中的Ca（OH）2反应，生成C-S-H，减少水泥基中不利于强度增长的产物，改善水泥浆体的内部结构，从而有利于混凝土性能的提高。　　　　1、纳米SiO2　　纳米SiO2粒径在1～100nm，具有极强的火山灰活性，可以显著提高混凝土的各种性能，因而得到了广泛关注。　　　　朱昀喆研究了纳米SiO2对混凝土和易性、力学性能和耐久性能的影响，结果表明：在水灰比为0.5的情况下，纳米SiO2掺量达到1.0%时，抗压强度和抗折强度均能提高10%以上，并且SiO2掺量为1%时对混凝土抗盐冻性能提升最佳；同时发现纳米SiO2与玄武岩纤维复合对混凝土的抗渗性有明显地提高。　　李振东等研究发现，SiO2会显著减小混凝土拌合物的流动性，同时会影响水泥水化尤其是早龄期水化速度，从而提升混凝土强度和抗渗性能，降低其动弹性模量。　　　　2、纳米CaCO3　　纳米CaCO3具有一定的活性，在混凝土中掺入纳米CaCO3可以促进水泥水化，缩短凝结时间，而且纳米CaCO3价格较低，较纳米SiO2具有更大的经济优势。　　　　陆平等研究发现Ca（OH）2与CaCO3作用生成的碱式CaCO3微晶体，其随龄期增长而逐渐完善，增加了界面过渡区的粘结性能，并消耗了强度低、耐久性差的Ca（OH）2，进一步提升了混凝土的力学性能。　　　　3、纳米Al2O3　　　　纳米Al2O3颗粒小，比表面积大，而且具有高强度和高韧性，与水泥的水化产物具有较高的活性，能够有效提升混凝土的各种性能。　　　　姜华等研究了纳米Al2O3掺量及养护龄期对混凝土力学性能和抗盐冻性能的影响。试验表明，混凝土的强度随着Al2O3掺量的增加而呈上升的趋势，且混凝土早期强度提升最显著；Al2O3能明显改善混凝土的抗盐冻性能，增大其相对动弹性模量，降低质量损失率。　　　　4、碳纳米管（CNT）　　　　碳纳米管（CNT）分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，因其高强度、高长径比以及良好的化学、热学和电学性能而具有广泛的应用前景，研究人员对纳米管增强水泥基材料进行了大量的试验。　　　　Ghosal M G等将多壁碳纳米管（MWCNT）应用到水泥和混凝土复合材料中，研究了纳米材料对混凝土性能的影响。结果表明：多壁碳纳米管的掺入使混凝土性能得到了优化，且多壁碳纳米管在养护时长为28d的硅酸盐水泥砂浆纳米复合材料中的最佳用量为胶凝材料的0.02%。他们还发现掺入碳纳米管的水泥复合材料或混凝土比其他纳米材料具有更高的力学稳定性和热稳定性，这可能是因为碳纳米管中稳定的sp2杂化引起的。　　　　5、纳米偏高岭土　　　　纳米偏高岭土作为一种新型的纳米材料，近年来在混凝土中得到了开发与应用，与其他纳米材料相比，纳米偏高岭土更适合于具体的改性。自发现了在混凝土中使用纳米偏高岭土的可行性以来，人们对纳米偏高岭土的基本特性以及纳米偏高岭土对混凝土性能的影响进行了大量的研究。　　　　Muhd Norhasri M S等比较了纳米偏高岭土UHPC（超高性能混凝土）与偏高岭土UHPC以及普通UHPC的工作性、强度和微观结构形貌。研究发现：与普通UHPC和偏高岭土UHPC相比，纳米偏高岭土UHPC拌合物由于其黏土特性和超细尺寸而导致其工作性较低，早期抗压强度与普通UHPC相似，但在后期逐渐提高，表现出比普通UHPC更好的强度，这是因为在后期纳米偏高岭土中的SiO2和Al2O3组分与水泥中的Ca（OH）2发生了火山灰反应，提供了额外的C-S-H结构，从而改善了UHPC中水泥浆体之间的粘结。　　XIEJ等研究了纳米偏高岭土替代部分P·O水泥对再生混凝土抗压强度的影响，并对其孔径分布特征进行了分析。结果表明，纳米偏高岭土的掺入可以提高不同取代率再生混凝土的强度，但增加的趋势逐渐减缓；再生混凝土中主要存在孔径为3.5～4nm的孔隙，掺入纳米偏高岭土可以填充其微孔和微裂缝，改善新旧砂浆的接触面，细化结构的致密性，提升再生混凝土的抗压强度。　　　　6、其他纳米材料　　其他的纳米材料主要有纳米TiO2、纳米金属粉末、纳米炭黑等，可以用来制作具有特殊性能的智能型混凝土。如纳米TiO2具有很强的氧化性，能够氧化一些无机有害气体，可以用来制备环保型混凝土，分解车辆排放的硫氧化物、氮氧化物等污染气体，达到净化空气的目的。　　　　基于纳米材料对建筑材料领域所具有的潜在利用价值，如何在建筑材料中引入纳米材料逐渐成为研究人员关注的焦点。纳米材料的特殊性质有效地改变了混凝土的性能，由纳米材料开发的新型复合材料将成为建筑材料新的发展趋势。　　　　资料来源：《吴昊,王正君,陈茜,董佳昕.纳米材料对混凝土性能的影响研究现状[J].建材技术与应用,2021(04):25-28》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！