纳米材料应用在现代混凝土基础设施中的优势和挑战

耶稣 包蒂, 安东 尼奥, 卡拉 ·埃, 塞尔 吉奥, 奥古 斯丁

摘要

现代混凝土基础设施需要具有更高机械强度和更高耐久性的结构部件。一种解决方案是在水泥基材料中
添加纳米材料这可以增强其机械性能。这样的纳米材料包括纳米二氧化硅nano-SiO2、纳米氧化铝nanoAl2O3、纳米氧化铁nano-Fe2O3、纳米二氧化钛nano-TiO2、碳纳米管CNT、石墨烯和氧化石墨烯。这些纳
米材料可以与钢纤维、玻璃、稻壳粉和粉煤灰等其他增强材料一起添加到水泥中。这些材料的最佳用量可以提高水
泥基材料的抗压、抗拉和抗弯强度以及它们的吸水性和可加工性。这些纳米材料的使用可以提高混凝土基础设施
的性能和生命周期。本综述介绍了最近关于纳米材料的掺入对水泥基复合材料性能的主要影响的研究。纳米材料可
以降低水泥孔隙率产生更致密的界面过渡区。此外纳米材料增强水泥可以建造具有更高耐久性的高强度混凝土
结构这将减少维护要求或提前更换。此外在水泥基体中加入纳米二氧化钛和碳纳米管可以为混凝土结构提供自
清洁和自感应能力。这些优势有助于污染物的光催化分解和混凝土结构的结构健康监测。纳米材料在基于高强度混
凝土结构的智能基础设施中具有巨大的应用潜力。

关键词

碳纳米管；水泥基材料；混凝土基础设施；机械强度；纳米材料

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