梁宇佳 梅军鹏 徐智东 陈志恒 杨瑷泽 钱 利 高雅沁

（武汉科技大学城市建设学院，湖北 武汉 430065）

粉煤灰是一种微米级工业副产物，其大量堆放会造成土地资源浪费和环境污染，但其化学成分与水泥相似，与水泥水化产物反应可产生一定的胶凝性。故将其掺入水泥中，不仅可调整水泥配合比，降低了水泥的用量，而且可水泥熟料生产过程中的碳排放。除此之外，粉煤灰掺入水泥后还可降低水化热[1,2]，降低收缩[3]与徐变[4]，提高水泥基材料耐久性[5]，因此将粉煤灰掺入水泥可谓一举多得。然而掺入粉煤灰往往会降低水泥硬化浆体强度[6]，这对其工程应用极其不利。研究发现纳米二氧化硅具有优良的微填充效应、晶核作用和化学活性[7]，掺入水泥可促进水泥熟料水化[8]，提高水泥基材料密实度[9]，故其在水泥基材料中具有较好的应用前景。

本文通过往水泥中掺入粉煤灰和纳米二氧化硅，掌握二者对水泥基材料强度的影响规律，并通过综合热分析和扫描电镜揭示二者复合改性水泥基材料强度提高背后的机理，旨在促进大体量粉煤灰的高效利用和纳米二氧化硅的工程应用。

1 实验

1.1 材料及配合比

实验所用水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥(Ordinary Port⁃landcement,PO)、粉煤灰(Flyash,FA)为二级粉煤灰，实验用砂为标准砂，减水剂为聚羧酸减水剂(Polycarboxylate superplasticizer,PCE)。纳米二氧化硅(nano-silica,NS)购自麦克林公司，比表面积为300m2/g，粒径为7mm~40nm。PO和FA的化学成分见表1。

表1 水泥和粉煤灰的化学组成（质量分数）

按照表2配合比制备水泥胶砂试块，水胶比控制为0.5，胶砂比控制为1:3，FA作为矿物掺合料，采用30%（质量分数，下同）掺量。……