纳米SiO2掺杂对水工混凝土抗冻性能的影响

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.250111

摘要/Abstract

摘要：

为研究新型掺合料对水工混凝土抗冻性能的影响，提高水工混凝土在极端环境下的抗冻性和耐久性。通过采用文献资料、实验研究和数值分析等研究方法，针对不同质量分数纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）对水工混凝土的含气量、坍落度、力学性能和抗冻性能的影响进行研究。研究结果表明： Nano-SiO₂的实验最优质量分数为1.0%和1.2%；纳米二氧化硅的掺入能降低水工混凝土的含气量和坍落度；由抗压强度实验可知，Nano-SiO₂的掺入能增强水工混凝土的抗压强度；由抗冻性能检测实验可知，Nano-SiO₂的掺入能降低相对动弹性模量。

关键词: 混凝土, 纳米复合材料, 抗冻性能, 抗压强度, 含气量

Abstract:

To study the effect of new admixtures on the frost resistance of hydraulic concrete and improve its frost resistance and durability in extreme environments， this article adopts research methods such as literature review， experimental research， and numerical analysis to study the effects of different dosages of nano silica on the air content， slump， mechanical properties， and frost resistance of hydraulic concrete. The research results indicate that the optimal mass percent of nano silica in the experiment are 1.0% and 1.2%； The addition of nano silica can reduce the air content and slump of hydraulic concrete； According to the compressive strength test， the addition of nano silica can enhance the compressive strength of hydraulic concrete； According to the frost resistance test， the addition of nano silica can reduce the relative dynamic elastic modulus.

Key words: Nano-materials, Concrete, Air content, Compressive strength, Frost resistance

中图分类号:

O613

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图/表 12

表1 膨胀系数实验配合比

Table 1 Expansion coefficient experimental mix ratio

Sample	w（Nano-SiO₂）/%	m（Nano-SiO₂）/g	m（H₂O）/g	m（tatol）/g
N	0.0	0.0	200.0	200.0
NS-0.6	0.6	1.2	198.8	200.0
NS-0.8	0.8	1.6	198.4	200.0
NS-1.0	1.0	2.0	198.0	200.0
NS-1.2	1.2	2.4	197.6	200.0

图1 坍落度实验示意图

Fig.1 Schematic diagram of slump test

图2 含气量实验示意图1.Tank body； 2.Pot cover； 3.Pressure gauge； 4.Fasteners； 5.Water inlet value

Fig.2 Schematic diagram of gas content experiment

图3 不同Nano-SiO2质量分数试件的第1次膨胀实验结果

Fig.3 The first expansion test results of specimens with different mass percent of Nano-SiO2

图4 不同Nano-SiO2质量分数试件的第2次膨胀实验结果

Fig.4 The second expansion test results of specimens with different mass percent of Nano-SiO2

图5 不同Nano-SiO2质量分数试件的第3次膨胀实验结果

Fig.5 Third expansion test results of specimens with different mass percent of silicon dioxide

表2 不同Nano-SiO2质量分数试件的含气量实验和坍落度实验结果

Table 2 Experimental results of gas content and slump of specimens with different mass percent of Nano-SiO2

Sample	Gas content （target within 2.5%）	Slump （target （80±10） mm）
N	2.1	75
NS-1.0	0.9	40
NS-1.2	2.4	40

表3 不同Nano-SiO2质量分数试件的抗压强度实验结果

Table 3 Experimental results of compressive strength of specimens with different mass percent of Nano-SiO2

Sample	Compressive strength of concrete（7 d）/MPa	Compressive strength of concrete（28 d）/MPa
N	28.0	39.0
NS-1.0	29.2	41.8
NS-1.2	27.2	40.9

表4 不同Nano-SiO2质量分数试件在不同冻融循环次数下的质量损失率

Table 4 Mass loss rate of specimens with different mass percent of Nano-SiO2 under different freeze-thaw cycles

Sample	75	100	125
N	0	0.42	1.36
NS-1.0	0	0.56	1.54
NS-1.2	0.10	0.37	1.20

表5 不同质量分数Nano-SiO2试件在不同冻融循环次数下的相对动弹性模量

Table 5 Relative dynamic elastic modulus of specimens with different silicon dioxide content under different freeze-thaw cycles

Sample	0	25	50	75	100	125
N	100	87.84	77.65	77.48	76.72	76.27
NS-1.0	100	87.92	77.15	76.98	75.79	75.39
NS-1.2	100	83.22	75.11	75.55	74.33	74.05

图6 不同Nano-SiO2质量分数试件在不同冻融循环次数下的质量损失率实验结果

Fig.6 Mass loss rate of specimens with different mass percent of Nano-SiO2 under different freeze-thaw cycles

图7 不同Nano-SiO2质量分数试件在不同冻融循环次数下的相对动弹性模量实验结果

Fig.7 Relative dynamic elastic modulus of specimens with different mass percent of Nano-SiO2 under different freeze-thaw cycles

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纳米SiO₂掺杂对水工混凝土抗冻性能的影响

Effects of Nano-SiO₂ Doping on Frost Resistance of Hydraulic Concrete

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