蔣方聽(tīng) 敖清文 楊 柳 葉 晨

(貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司， 貴州 貴陽(yáng) 550014)

0 前言

近幾年來(lái)，水泥混凝土路面在國(guó)內(nèi)道路建設(shè)應(yīng)用較為廣泛。目前普通水泥混凝土路面已經(jīng)無(wú)法滿足路用性能的要求，因此對(duì)于水泥混凝土路面改性研究，顯得迫切重要。

納米SiO2作為水泥混凝土的一種優(yōu)良外摻材料，逐漸應(yīng)用在水泥混凝土中。目前，國(guó)內(nèi)較多的研究學(xué)者開(kāi)展了納米SiO2材料對(duì)水泥混凝土的改性機(jī)理和增強(qiáng)效果研究。比如西南科技大學(xué)的徐子芳[1]，提出納米SiO2材料對(duì)水泥的初凝和終凝時(shí)間均產(chǎn)生一定的影響。但大都研究學(xué)者只是研究了納米SiO2材料在某一特定添加劑量下，對(duì)試件的性能作用效果。不同摻量且不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間的納米SiO2材料改性機(jī)理及改性效果研究很少。本課題旨在研究國(guó)內(nèi)常用的納米SiO2材料，在不同摻量下，對(duì)普通水泥混凝土的改性效果和機(jī)理。

1 試驗(yàn)方案及原材料技術(shù)指標(biāo)

1.1 試驗(yàn)組織方案

本文旨在研究納米SiO2材料，在摻量分別為0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%條件下，對(duì)水泥混凝土的改性機(jī)理及效果。

為使得SiO2材料在混合料內(nèi)部分布均勻，現(xiàn)將SiO2材料和水泥一起干拌90s，再加入水進(jìn)行制備攪拌均勻。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，本研究采用配合比為砂：水泥：碎石：水= 1.56：1：5.12：0.55。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 抗壓性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

為研究SiO2材料，對(duì)試件抗壓性能的改性機(jī)理和效果。根據(jù)規(guī)范[2]要求，本實(shí)驗(yàn)主要器材為萬(wàn)能壓力機(jī)，試件采用圓柱形試件。試件大小為直徑×高=150mm×300mm，加載速度為0.7MPa/s。試件養(yǎng)護(hù)3d、7d 和28d 后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。試件抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 抗壓強(qiáng)度測(cè)試圖

由圖1 可知，添加SiO2材料試件的抗壓強(qiáng)度，均相比于無(wú)添加SiO2材料試件的有所提升。這表明本研究采用的SiO2在一定程度上提高了試件的抗壓性能。當(dāng)納米SiO2摻量為0.5%時(shí)，其試件3d 強(qiáng)度相比于未添加納米SiO2的試件提高了21.3%，其試件7d 強(qiáng)度相比于未添加納米SiO2的試件提高了6.1%，其試件28d 強(qiáng)度相比于未添加納米SiO2的試件提高了0.4%。由此可知，本研究采用的SiO2材料，對(duì)提高試件的初期抗壓強(qiáng)度效果較為明顯，對(duì)提高試件最終抗壓強(qiáng)度效果不明顯。當(dāng)SiO2材料摻量在1.5%時(shí)，其試件強(qiáng)度的提升效果已經(jīng)達(dá)到較為理想水平，繼續(xù)增加納米SiO2材料的摻量，對(duì)試件強(qiáng)度的提升效果明顯降低。因此，本研究采用的納米SiO2材料在其摻量為1.5%，能夠取得較好的初期抗壓強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益。

在一定SiO2材料摻量下，其試件的初期抗壓強(qiáng)度有所提升，后期強(qiáng)度提升效果較弱。分析認(rèn)為納米SiO2與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生C-S-H 凝膠，因此試件初期強(qiáng)度得以提高。由于納米SiO2比表面積較大，會(huì)吸附較多的表面水，使其試件內(nèi)部水分減少，導(dǎo)致試件后期水化反應(yīng)開(kāi)始降低，因此試件后期強(qiáng)度提升效果不明顯。

2.2 彎拉性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

為研究納米SiO2材料，在不同摻量條件下，對(duì)普通水泥混凝土試件抗彎拉性能的作用效果。按照規(guī)范[2]要求，進(jìn)行抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)采用三分點(diǎn)處雙點(diǎn)加載裝置，試件大小為150mm×150mm×450mm。試件養(yǎng)護(hù)28d 后，放在試驗(yàn)機(jī)上以0.08MPa/s 的加載頻率進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示：

圖2 試件彎拉強(qiáng)度測(cè)試圖

有圖2 可知，添加SiO2材料試件的抗折強(qiáng)度，相比于無(wú)添加SiO2材料試件的有所提升。這表明本研究采用的SiO2在一定程度上提高了試件的抗折性能。當(dāng)SiO2摻量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%時(shí)，其試件28d 抗折強(qiáng)度相比于未添加納米SiO2的試件分別提高了3.5%、7.6%、12.1%、11.8%和11.6%。由此可知，本研究采用的SiO2材料，對(duì)提高其抗折強(qiáng)度效果較抗壓強(qiáng)度效果弱。當(dāng)SiO2材料摻量在1.5%時(shí)，其試件抗折強(qiáng)度的提升效果已經(jīng)達(dá)到較為理想水平。當(dāng)繼續(xù)增加納米SiO2劑量時(shí)，其抗折強(qiáng)度的提升效果開(kāi)始降低。因此，本研究采用的納米SiO2材料在其摻量為1.5%時(shí)，能夠取得較好的抗折強(qiáng)度。

在一定納米SiO2材料摻量下，其試件的抗折強(qiáng)度有所提升，當(dāng)其摻量大于1.5%時(shí)，試件提高抗折性能開(kāi)始減弱。其原理與上述納米SiO2材料提升抗壓強(qiáng)度的原理一致。

3 結(jié)論

本文選取了納米SiO2材料，在不同摻量條件下，通過(guò)抗壓試驗(yàn)和抗折試驗(yàn)，對(duì)比分析了其試件的力學(xué)性能。得出以下結(jié)論：

（1）研究采用的納米SiO2材料，能夠有效提高試件抗壓、抗折性能，且對(duì)提高試件的初期抗壓強(qiáng)度效果較為明顯，對(duì)后期強(qiáng)度提升效果較弱。

（3）研究采用的納米SiO2材料，對(duì)提高試件抗壓強(qiáng)度的效果優(yōu)于提高試件抗折效果。

（4）在納米SiO2材料摻量為1.5%時(shí)，其抗壓性能和抗折性能能夠達(dá)到較為理想的效果。當(dāng)納米SiO2材料添加過(guò)多時(shí)，對(duì)其試件的抗壓和抗折性能影響均開(kāi)始減小。