分析纳米材料在新型混凝土材料中的应用

　　摘要：纳米技术是一项新兴技术，用处广泛，其发展延伸到各行各业中。而混凝土作为世界上用途最广，使用量最大的建筑材料，优点明显，但同时缺点也非常显著。如何将纳米材料与混凝土材料相结合，发展新型混凝土的制造工艺，提升新型混凝土的性能和拓展其应用领域是先如今建筑行业面临的重大难题之一。
　　关键词：纳米技术；纳米材料；新型混凝土
　　中图分类号：G642.3文献标识码：B文章编号：1002-7661（2013）32-002-01
　　一、纳米技术概述
　　随着社会经济发展的加速，建筑物如雨后春笋般矗立在祖国的大地上。而混凝土作为土木工程最基本的材料之一，其需求量越来越大，质量和功能的要求越来越高，所以传统的混凝土已经远不能满足如今的需要，使用新技术改良传统混凝土的性能成为建筑业首要的研究方向。
　　纳米技术是上个世纪八十年代兴起的新型技术，是指在纳米量级范围内，通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，其产物纳米材料也是纳米技术发展的基础。纳米材料通常指的是颗粒尺寸在纳米量级也就是（1nm～100nm）之间超细材料，具有独特的光学、电学、热力学和磁能学的性能。所以纳米技术广泛的运用于建筑、军事、医药、半导体、通讯等领域，并起到了很重要的作用，是重要的组成部分之一。
　　二、混凝土概述
　　混凝土是如今用途最广、用量最大的建筑材料之一，在1830年问世以后，持续使用了170多年。而且混凝土拥有耐火性强、使用方便、制作简易、抗压性好等优点，所以一直被人们沿用下来。不过混凝土的成分组成表明了其韧性和抗拉能力的不足，要想解决这样的问题必须去改变混凝土的组成成分。
　　三、纳米材料在新型混凝土材料中的应用
　　上面说到要想解决旧的混凝土材料的缺点，必须改变其组成成分。所以经过收集，现在新型混凝土材料有如下几类：
　　1、纳米复合水泥混凝土结构材料
　　经测量普通水泥颗粒粒径大约在7微米～200微米之间，我们要向其中加入一种水化硅酸钙凝胶的原料，其尺寸经过精密测量在纳米级范围。然后在这种胶凝材料中引入纳米矿粉（主要包括纳米SiO2、纳米CaCO3和纳米硅粉等），能够使其大大地提高水泥混凝土硬化浆体的性能和凝固后的耐久性，不过这种新型混凝土仍有不足，就是其成本相对比较高，制约了其广泛应用。需要继续探究其更广阔的发展前景。
　　2、纳米材料在光催化混凝土中的应用
　　实验表明TiO2具有净化空气的性质，所以锐钛型纳米TiO2具有洁净空气、灭菌、除臭、自洁等特殊功能，可以用于制备光催化混凝土，使其对污染空气进行净化。不过要注意光催化混凝土和催化剂的寿命问题，使其更长久。
　　3、纳米金属粉末在屏蔽混凝土中的应用
　　经发现纳米金属粉末有两项功能，第一是纳米金属粉末的硬度较高，而且在晶粒粒径减小的条件下，硬度不断提高，同时韧性更好；第二是纳米金属粉末可以吸收电磁波，可以起到很好的信号屏蔽作用，可以广泛运用去军用设施的建设。
　　4、纳米氧化物在多功能混凝土中的应用
　　氧化物的种类一般包括金属氧化物和非金属氧化物，其中以金属氧化物占据大部分。纳米金属氧化物具有一般纳米材料都具有的性质，而且其吸收电磁波的能力要强于纳米金属粉末。最重要的一点，纳米金属氧化物对环境变化非常敏感，周围环境的改变会引起氧化物表面电荷的变化，达到传递信号的目的。所以除了利用纳米金属氧化物材料屏蔽电磁外，利用其良好的传感作用还可以可以制备具有自动报警功能的水泥混凝土。用于检测建筑物结构情况，还有道路上的车重和车速等。
　　5、聚合物/无机纳米材料在功能混凝土中的应用
　　与传统材料相比，聚合物/无机纳米材料具有很多优点，具有很好的增强性、增韧性、耐热性、热稳定性和导电性等。由于这些优异的性能，使这种材料的应用研究成为复合材料中的大热门，关于这种材料的理论辩论也很多，如果将其应用与混凝土当中，不仅改良了旧混凝土的缺点，还能达到其他功用。