納米顆粒對超低水膠比復(fù)合水泥漿體水化和孔結(jié)構(gòu)的影響

石曄，龍廣成，王申，劉巍， 謝友均

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

納米顆粒對超低水膠比復(fù)合水泥漿體水化和孔結(jié)構(gòu)的影響

石曄，龍廣成，王申，劉巍， 謝友均

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

摘要:為掌握納米顆粒材料對超低水膠比水泥基材料水化與微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，采用熱重分析法和BET測孔方法測試分析nano-SiO2，nano-Al2O3，nano-Fe2O3及nano-CaCO34種納米顆粒對超低水膠比復(fù)合水泥漿體結(jié)合水含量與孔隙結(jié)構(gòu)的影響，并探討相應(yīng)的機理。研究結(jié)果表明：相對于普通水泥體系，上述4種納米顆粒更顯著地促進了超低水膠比復(fù)合水泥漿體的水化進程，且存在最佳的納米顆粒摻量，使得超低水膠比漿體28 d齡期的結(jié)合水量最大;納米顆?？捎行Ц纳瞥退z比復(fù)合水泥漿體的孔隙結(jié)構(gòu)，降低其總孔隙體積和平均孔徑，很好地發(fā)揮了納米尺度充填密實作用。納米顆粒在制備超低水膠比高性能水泥基材料具有顯著的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：納米顆粒； 超低水膠比復(fù)合水泥漿體；水化；孔結(jié)構(gòu)

納米顆粒材料具有粒徑小、比表面積大、表面能高等特點，表現(xiàn)出獨特的特性，引起了水泥混凝土材料研究者的廣泛興趣[1-6]。既有研究實踐表明，納米顆粒對水泥基材料水化作用以及宏觀性能具有較大的影響，如納米二氧化硅(nano-SiO2)可促進水泥早期水化作用[7-9]，加速C3S的溶解及水化速率[10]，縮短凝結(jié)時間，這種效應(yīng)隨著納米顆粒摻量的增加而增強[7,8,11-13]，nano-SiO2也表現(xiàn)出較大的活性效應(yīng)，減少水化產(chǎn)物中的CH的含量[14-16]，能有效改善水泥基材料的耐久性[16-20]，同時對水泥基材料的強度也有較明顯的影響，并隨著齡期的延長而發(fā)生較大變化[21-25]。一些研究者也調(diào)查了分別摻納米三氧化二鋁(nano-Al2O3)、納米三氧化二鐵(nano-Fe2O3)以及納米碳酸鈣(nano-CaCO3)水泥基材料體系的水化過程、強度及微觀結(jié)構(gòu)[26-36]，結(jié)果表明：nano-Al2O3，nano-Fe2O3及nano-CaCO3也可促進水泥基材料的早期水化作用及強度的發(fā)展，表現(xiàn)出較明顯的水化晶核效應(yīng)，并對體系微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。上述研究實踐表明，納米顆?？蓪λ囿w系發(fā)揮較好的物理化學(xué)作用效應(yīng)，使得其在水泥基材料中有較好的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有的研究主要是針對水膠比相對較大的普通水泥材料體系，而且相關(guān)研究還基本處于初級探索研究階段，特別是針對上述納米顆粒在非常低水膠比的超高(強)性能水泥基材料，如活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete)中的作用效應(yīng)的研究還鮮見報道[34,37-38]?；谏鲜?，本文通過試驗手段，探討了nano-SiO2，nano-Al2O3，nano-Fe2O3及nano-CaCO34種常見的納米顆粒對超低水膠比復(fù)合水泥漿體水化進程及孔隙結(jié)構(gòu)的影響，為利用納米技術(shù)制備超高性能水泥基材料提供一定的技術(shù)支持。

1試驗簡介

1.1原材料

試驗采用的復(fù)合水泥漿體主要包括了水泥(PC)、粉煤灰(FA)、硅灰(SF)等組份。水泥為湖南東坪水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5水泥，粉煤灰為I級低鈣灰，硅灰為上海艾肯公司提供。水泥、粉煤灰和硅灰的化學(xué)組成見表1所示，其各自粒徑分布曲線如圖1所示。試驗采用了nano-SiO2(NS)，nano-Al2O3(NA)，nano-Fe2O3(NF)及nano-CaCO3(NC) 4種納米顆粒，均為杭州萬景新材料生產(chǎn)提供，其基本性質(zhì)如表2所示。超塑化劑(SP)為安徽中鐵材料公司提供的減水率為26 %的聚羧酸高效減水劑，拌合水(W)為飲用自來水。

表1所用水泥、粉煤灰和硅灰的化學(xué)組成及燒失量

Table 1 Chemical compositions and ignition loss of cement, fly ash and silica fume

(by wt / %)

表2　納米顆粒的基本性質(zhì)

圖1　粒徑分布曲線Fig.1 Particle size distribution of cement, fly ash and silica fume

1.2試驗配合比

為掌握上述4種納米顆粒對超低水膠比復(fù)合水泥漿體水化進程和孔隙結(jié)構(gòu)的影響，試驗采用如表3所示的基準(zhǔn)復(fù)合水泥漿體組成配比，在此基礎(chǔ)上分別外摻水泥質(zhì)量0～3 %的不同納米顆粒制備測試試樣，表中水膠比為水與膠凝材料(水泥、粉煤灰、硅灰及納米顆粒)總量之比，超塑化劑(SP)摻量以膠凝材料總質(zhì)量計，超塑化劑中的水計算在水膠比中。

1.3試件的制備、養(yǎng)護及試驗方法

各試樣采用膠砂攪拌機進行拌合，按以下程序進行試樣混合攪拌，首先將水泥、粉煤灰、硅灰以及納米顆粒添加至攪拌鍋內(nèi)，緩慢攪拌120 s將干燥狀態(tài)粉體混合物拌合均勻，然后徐徐加水和減水劑慢攪180 s，然后快速攪拌120 s，至拌合均勻。采用40 mm×40 mm×160 mm的不銹鋼試模成型，成型后立即用塑料薄膜覆蓋，并置于20 ℃室內(nèi)，各試件于成型1 d后拆模，放入(20±2) ℃水中養(yǎng)護至指定齡期。在相應(yīng)齡期，對試樣進行破碎和終止水化處理以備測試。熱分析委托中南大學(xué)材料學(xué)院采用NETZSCH-STA449C差熱分析儀進行測試，升溫速率為10 ℃/min，最高溫度為1 000 ℃，以105 ℃～1 000 ℃之間的失重為基準(zhǔn)計算相應(yīng)的結(jié)合水量。試樣孔結(jié)構(gòu)分析采用氮吸附方法(BET)測試，委托中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室進行測試。試樣的比表面積采用BET方法分析得到，總的孔隙體積、孔徑分布采用解吸等溫線數(shù)據(jù)按BJH分析方法得到[39]。

表3　基準(zhǔn)試樣和摻納米顆粒試樣配比

2實驗結(jié)果和分析

2.1納米顆粒對試樣水化進程的影響

水化作用攸關(guān)水泥基材料微結(jié)構(gòu)形成和性能發(fā)展。如前所述，納米顆粒對水泥體系水化作用的影響已有一些研究者進行了探索[7-9,30,34]。為進一步分析納米顆粒對超低水膠比復(fù)合漿體水化進程的影響，本試驗研究了齡期和納米顆粒摻量對各試樣結(jié)合水含量的影響，試樣結(jié)果如表4和圖2所示。

表4基準(zhǔn)試樣和摻1 %納米顆粒試樣的化學(xué)結(jié)合水隨齡期變化結(jié)果

Table 4 Non-evaporable water content of specimens without and with 1% nanoparticles

(%)

從表4中給出的基準(zhǔn)試樣(control)和分別摻1 % NS，NC，NA和NF4種納米顆粒凈漿試樣在3 ，7和28 d齡期時的化學(xué)結(jié)合水含量測試結(jié)果可以得知，所調(diào)查NS，NC，NA和NF四種納米顆粒對體系水化作用均呈現(xiàn)出較大的影響效應(yīng)。在3 d齡期時，分別摻NS，NC，NA和NF試樣的結(jié)合水含量均顯著高于基準(zhǔn)試樣，表現(xiàn)出明顯的加速水化效應(yīng)，其中NS和NA對水化作用的促進作用最為明顯，結(jié)合水含量較基準(zhǔn)組分別提升了45 %和36 %，而NC和NF對水化的促進作用則稍弱，僅為12 %和15 %；在7 d及28 d齡期時，分別摻NS，NC，NA和NF試樣的結(jié)合水含量也均高于基準(zhǔn)試樣；而且比較各試樣的結(jié)合水含量還可得知，相對于3 d齡期，在7 d齡期和28 d齡期時，納米顆粒對體系水化促進作用的速率減弱。這些結(jié)果表明，NS，NC，NA和NF 4 種納米顆粒能夠較好地促進28 d齡期內(nèi)超低水膠比復(fù)合水泥漿體的水化進程，尤其是顯著加速了3 d齡期內(nèi)的水化作用。同時，對比MADANI H[8]，Hou Pengkun等[4]關(guān)于摻NS的水灰比為0.4～0.27水泥體系的結(jié)合水含量的研究結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)納米顆粒NS對超低水膠比水泥體系的水化作用影響更為顯著，特別是早期的促進作用更加顯著。

納米顆粒對水泥早期水泥促進作用一般認為是納米顆粒提供了C-S-H凝膠的成核場所[24,35]，且這種加速效果取決于比表面積的大小。顯然，在超低水膠比水泥混合體系中，顆粒之間的水膜層厚度非常小，顆粒之間的距離縮短，納米顆粒將更易于發(fā)揮其晶核效應(yīng)，促進水化作用也更為顯著；同時，從所測結(jié)合水含量來看，相對于納米碳酸鈣顆粒和納米三氧化二鐵，納米二氧化硅、納米三氧化二鋁的活性效應(yīng)也進一步促進了該復(fù)合水泥體系的早期水化作用，相應(yīng)試樣結(jié)合水含量更多。

進一步從圖2給出的納米顆粒摻量對體系28 d齡期結(jié)合水含量的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著納米顆粒摻量的增加，試樣的結(jié)合水含量先增加，然后又呈現(xiàn)緩慢的下降，而且分別摻4種納米顆粒的試樣均表現(xiàn)出相似的規(guī)律，在本試驗條件下，4種納米顆粒摻量均為水泥質(zhì)量的2 %時，相應(yīng)試樣的結(jié)合水量達到最大。這表明，存在最佳的納米顆粒摻量，使得體系水化程度最佳。這很可能是由于，在超低水膠比水泥體系有限自由水量的情況下，此摻量條件最佳發(fā)揮了納米顆粒的促進水化作用效應(yīng)，從而使得相應(yīng)的結(jié)合水含量最多。

2.2納米顆粒對試樣孔隙結(jié)構(gòu)的影響

表5和表6分別給出了基準(zhǔn)試樣和分別摻1 %NS，1 %NC，1 %NA及1 %NF試樣28 d齡期條件下的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測試結(jié)果。從表5中的結(jié)果可知，分別摻1 %的NS，NC和NA 3種納米顆粒試樣的總孔體積以及平均孔徑都小于基準(zhǔn)試樣，孔隙比表面積也大于基準(zhǔn)試樣；摻1%NF試樣的總孔體積也顯著小于基準(zhǔn)試樣，但其孔隙比表面積卻稍小于基準(zhǔn)試樣，這可能主要是由于NF幾何形貌等原因造成試樣孔隙平均直徑及內(nèi)部結(jié)構(gòu)無顯著變化而導(dǎo)致。從上可知，納米顆粒摻入后，有效降低了試樣的總孔隙體積，較基準(zhǔn)試樣降低達15 %。

圖2　納米顆粒摻量對28 d齡期各漿體試樣結(jié)合水含量的影響Fig.2 Influence of content of nanoparticles on chemically bound water of samples

進一步從表6中給出的各試樣的孔徑分布結(jié)果可以看到，各試樣的孔徑均處于200 nm以內(nèi)，基準(zhǔn)試樣和摻納米顆粒試樣的各孔徑的分布存在明顯的不同。相對于基準(zhǔn)試樣，摻納米顆粒試樣孔徑大于50 nm 的孔隙數(shù)量顯著減小，而孔徑小于50 nm的孔隙數(shù)量增多，因此，盡管摻納米顆粒后試樣的總孔體積降低，但由于小孔徑的孔數(shù)量增多，從而使得其孔隙比表面積較大。從所測孔隙結(jié)構(gòu)結(jié)果表明，納米顆粒摻入后進一步細化了超低水膠比復(fù)合水泥漿體的孔隙結(jié)構(gòu)，降低了總孔隙率，較好地發(fā)揮了其納米填充效應(yīng)，從而進一步增強體系的宏觀性能。同時，上述結(jié)果亦表明，不同的納米顆粒對試樣孔隙結(jié)構(gòu)的影響也存在不同，NS和NA具有更高的化學(xué)活性，更為顯著的減小了試樣的孔隙率；另外，納米顆粒本身的顆粒大小、形貌等也對試樣的孔隙結(jié)構(gòu)存在一定影響。

表5　基準(zhǔn)試樣和分別摻1 %納米顆粒試樣的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果

表6基準(zhǔn)試樣和分別摻1 %納米顆粒試樣的孔徑分布結(jié)果

Table 6 Pore distribution of specimens without and with 1% nanoparticles

controlNSNCNANF<10nm(%)12.816.214.315.614.010-50nm(%)41.063.255.257.747.850-200nm(%)46.220.730.526.838.2

3結(jié)論

1)納米SiO2、納米CaCO3、納米Al2O3和納米Fe2O3摻入可有效增加超低水膠比復(fù)合水泥漿體的結(jié)合水量，特別是可顯著提高試樣3 d齡期的結(jié)合水量，且活性的納米SiO2、納米Al2O3對提高試樣結(jié)合水量比納米CaCO3、納米Fe2O3更為顯著。相對于普通水泥體系，上述納米顆粒更為顯著地促進了超低水膠比復(fù)合水泥漿體的水化作用。

2)納米顆粒摻量對試樣水化進程存在較大影響。所測4種納米顆粒摻量均為水泥質(zhì)量的2 %左右時，分別使得超低水膠比漿體28 d齡期的結(jié)合水量最大。

3)納米顆?？捎行Ц纳瞥退z比復(fù)合水泥漿體的孔隙結(jié)構(gòu)，降低總孔隙體積和平均孔徑，顯著發(fā)揮了納米尺度充填密實作用；其中，相對于納米CaCO3和納米Fe2O3，納米SiO2與納米Al2O3更能有效細化超低水膠比復(fù)合水泥漿體的孔徑并降低其總孔隙率。

參考文獻:

[1] RASHAD A M. Effects of ZnO2, ZrO2, Cu2O3, CuO, CaCO3, SF, FA, cement and geothermal silica waste nanoparticles on properties of cementitious materials A short guide for Civil Engineer [J]. Construction and Building Materials, 2013, 48(11):1120-1133.

[2] RASHAD A M. A synopsis about the effect of nano-Al2O3, nano-Fe2O3, nano-Fe3O4and nano-clay on some properties of cementitious materials A short guide for Civil Engineer[J]. Materials and Design, 2013, 52(24):143-157.

[3] SINGH L P, KARADE S R, BHATTACHARYYA S K, YOUSUF M M and AHALAWAT S. Beneficial role of nanosilica in cement based materials A review[J]. Construction and Building Materials, 2013, 47(5):1069-1077.

[4] HOU Pengkun, Kawashima S, KONG Deyu, et al. Modification effects of colloidal nano-SiO2on cement hydration and its gel property [J]. Composites: Part B, 2013, 45(1):440-448.

[5] 熊國宣,鄧敏,宋碧濤，等. 納米材料在混凝土中應(yīng)用的思考[J]. 混凝土與水泥制品,2002,05:18-21.

XIONG Guoxuan, DENG Min, SONG Bitao, et al. Thinking about the application of nanomaterials in concrete [J]. China Concrete Cement Products, 2002, 05:18-21.

[6] 侯學(xué)彪，黃丹，王委. 摻納米SiO2高性能混凝土研究進展[J].混凝土，2013(3):5-9.

HOU Xuebiao, HUANG Dan, WANG Wei. Research progress on high performance concrete with nano-SiO2[J]. Concrete, 2013 (3):5-9.

[7] Ltifa M, Guefrechb A, Mounangad P. Experimental study of the effect of addition of nano-silica on the behaviour of cement mortars [J]. Procedia Engineering, 2011(10):900-905.

[8] Madani H, Bagheri A Parhizkar T. The pozzolanic reactivity of mono-dispersed nano-silica hydrosols and their influence on the hydration characteristics of portland cement [J]. Cement and Concrete Research, 2012, 42(12):1563-1570.

[9] JO B W, KIM C H, LIM J H. Investigations on the development of powder concrete with nano-SiO2particles [J]. KSCE J Civil Engineering, 2007, 11(1):37-42.

[10]Bjornstrom J, Martinelli A, Matic A. Accelerating effects of colloidal nano-silica for beneficial calcium silicate hydrate formation in cement[J]. Chemical Physics Letters, 2004, 392(1):242-248.

[11] Singh L P, Bhattacharyya S K, Ahalawat P S. Granulometric synthesis and characterization of dispersed nanosilica powder and its application in cementitious system [J]. Advances in Applied Ceramics, 2012, 111(4):220-227.

[12] SINGH L P, AHALAWAT S. Preparation of size controlled silica nano-particles and its functional role in cementitious system [J]. Journal of Advanced Concrete Technology，2012, 10(11):345-352.

[13] SINGH L P, AGARWAL S K, BHATTACHARYYA S K, et al. Preparation of silica nano-particles and its beneficial role in cementitious materials [J].Nanomaterials Nanotechnologe, 2011,1(1):44-51.

[14] JO B W, KIM C H, TAE G H, et al. Characteristics of cement mortar with nano-SiO2particles [J]. Construction and Building Materials, 2007, 21(4):1351-1355.

[15] KONTOLENTOS F., TSAKIRIDIS P E, MARINOS A, et al. Influence of colloidal nano-silica on ultrafine cement hydration: physicochemical and microstructural characterization [J]. Construction and Building Material, 2012, 35(10):347-360.

[16] KONG Deyu, DU Xiangfei, WEI Su, et al. Influence of nano-silica agglomeration on microstructure and properties of the hardened cement-based materials [J]. Construction and Building Material, 2012, 37(3):707-715.

[17] GIVI A N, RASHID S A, AZIZ F N A, et al. Investigations on the permeability properties development of binary blended concrete with nano-SiO2particles [J]. Journal of Composites Materials, 2010, 45(19):1931-1938.

[18] GIVI A N, RASHID S A, AZIZ F N A, et al. The effects of lime solution on the properties of SiO2nanoparticles binary blended concrete [J]. Composites part: B, 2011, 42(3):562-569.

[19] ZHANG Maohua, LI Hui. Pore structure and chloride permeability of concrete containing nano-particles for pavement [J]. Construction Building Materials, 2011, 25(2):608-616.

[20] SHAMSAI A, PEROTI S, RAHMANI K, et al. Effect of water-cement ratio on abrasive strength, porosity and permeability of nano-silica concrete [J]. World Applied Sciences Journal, 2012, 7(8):929-933.

[21] STEFANIDOU M, PAPAYIANNI I. Influence of nano-SiO2on the Portland cement pastes [J]. Composites Part B, 2012, 43(6):2706-2710.

[22] QUERCIA G, HUSKEN G, BROUWERS H J H. Water demand of amorphous nano silica and its impact on the workability of cement paste [J]. Cement and Concrete Research, 2012, 42(2):344-357.

[23] HOU Pengkun, WANG Kejin, QIAN Jueshi, et al. Effects of colloidal nano-SiO2on fly ash hydration [J]. Cement and Concrete Composites, 2012, 34(10):1095-1103.

[24] KAWASHIMA S, HOU Pengkun, CORR D J, et al. Modification of cement-based materials with nanoparticles [J]. Cement and Concrete Composites, 2012, 36(1):8-15.

[25] LIN D F, LIN K L, CHANG W C, LUO H L, et al. Improvements of nano-SiO2on sludge/fly ash mortar [J]. Waste Management, 2008, 28(6):1081-1087.

[26] AREFI M R, JAVERI M R, MOLLAAHMADI E. To study the effect of adding Al2O3nanoparticles on the mechanical properties and microstructure of cement mortar [J]. Life Science Journal, 2011, 8(4):613-617.

[27] LI Zhenhua, WANG Huafeng, HE Shan, et al. Investigations on the preparation and mechanical properties of the nano-alumina reinforced cement composite[J]. Materials Letters, 2006, 60(3):356-359.

[28] CAMPILLO I, GUERRERO A, DOLADO J S, PORRO A, et al. Improvement of initial mechanical strength by nano alumina in belite cements [J]. Materials Letters, 2007, 61(8):1889-1892.

[29] OLTULU M, SAHIN R. Single and combined effects of nano-SiO2, nano-Al2O3and nano-Fe2O3powders on compressive strength and capillary permeability of cement mortar containing silica fume [J]. Journal of Materials Science & Technology, 2011, 528(22):7012-7019.

[30] KHOSHAKHLAGH A, NAZARI A, KHALAJ G. Effects of Fe2O3nanoparticles on water permeability and strength assessments of high strength self-compacting concrete [J]. Journal of Materials Science & Technology, 2012, 28(1):73-82.

[31] NAZARI A, RIAHI S, RIAHI S, et al. The effects of incorporation Fe2O3nanoparticles on tensile and flexural strength of concrete [J]. Journal of American Science. 2010, 6(4):90-93.

[32] LI Hui, XIAO Huigang, OU Jinping. A study on mechanical and pressure sensitive properties of cement mortar with nano phase materials [J]. Cement and Concrete Research, 2004, 34(3):435-438.

[33] NAZARI A, RIAHI S. Computer-aided design of the effects of Fe2O3nanoparticles on split tensile strength and water permeability of high strength concrete [J]. Materials and Design, 2011, 32(7): 3966-3979.

[34] CAMILETTI J, SOLIMAN A M, NEHDI M L. Effects of nano-and micro-limestone addition on early-age properties of ultra-high-performance concrete [J]. Materials & Structures, 2013, 46(6):881-898.

[35] LI Hui, XIAO Huigang, YUAN Jie, et al. Microstructure of cement mortar with nanoparticles [J]. Composites part B, 2004, 35(3):185-189.

[36] 李固華,高波. 納米微粉SiO2和CaCO3對混凝土性能影響[J].鐵道學(xué)報, 2006,28(1):131-136.

LI Guhua, GAO Bo. The influence of nano-SiO2and nano-CaCO3on properties of concrete [J]. J Chin Rail Society, 2006, 28(1): 131-136

[37] 龍廣成,謝友均,王培銘,等.活性粉末混凝土的性能與微細觀結(jié)構(gòu)[J].硅酸鹽學(xué)報,2005, 32(4):456-461.

LONG Guangcheng, XIE Youjun, WANG Peiming, et al. The properties and meco/microstructure of reactive powder concrete [J]. J Chin Ceram Soc, 2005, 32(4): 456-461.

[38] YU R, SPIESZ P, BROUWERS H J H. Effect of nano-silica on the hydration and microstructure development of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) with a low binder amount [J]. Construction and Building Materials, 2014, 65(9):140-150.

[39] JUENGER M C G， JENNINGS H M. The use of nitrogen adsorption to assess the microstructure of cement paste [J]. Cement and Concrete Research, 2001, 31(01): 883-892

Influence of nano-particles on hydration and pore structure of compounded paste with very low water-binder ratio

SHI Ye, LONG Guangcheng， WANG Shen， LIU Wei, XIE Youjun

(School of Civil Engineering， Central South University， Changsha 410075， China)

Abstract：For the sake of understanding the effects of nanoparticles on hydration and microstructure of cement-based materials with very low water to binder ration, the chemically bound water and pore structure of cement paste with very low water-binder ratio incorporating four nanoparticles of nano-SiO2, nano-Al2O3, nano-Fe2O3 and nano-CaCO3 were investigated by TG and BET experimental methods, respectively. Results show that the incorporation of aforementioned nano-particles plays more significant role in promoting the hydration process of paste with very low water to binder ratio as compared to the ordinary cement paste. Due to the nano-scale filling role, the porosity and average pore diameter of samples can be reduced by adding nanoparticles. It proves obvious advantage in preparing high performance cement-based materials with very low water to binder ratio by utilizing nanoparticles.

Key words：nano-particles; compounded cement paste with very low water-binder ratio; hydration; pore structure

收稿日期：2015-10-22

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2013CB036201)；國家自然科學(xué)基金資助項目(51178467)

通訊作者：龍廣成(1973-)，男，江西萬載人，教授，博士，從事先進水泥基材料研究；E-mail：scc2005@csu.edu.cn

中圖分類號：TU528

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-7029(2016)05-0836-06