纳米材料作为一门新兴的并在迅速发展的材料科学,基于小尺寸效应对材料物理化学性质以及微观结构所产生的巨大影响而广泛应用于各个领域,成为当今材料科学领域研究的热点。混凝土是应用最为广泛的传统型建筑材料,随着人类社会的不断进步和科学技术的日益发展,混凝土的应用范围越来越广,对其使用性能亦提出了更高的要求。许多学者将纳米材料掺入混凝土中,对其性能的改善得到了很好的效果。在众多的纳米材料中,纳米二氧化钛与纳米二氧化硅具备良好的性能得到广泛应用。本文主要研究纳米二氧化钛与纳米二氧化硅对水泥基复合材料宏观性能的改性方法、改性效果以及改性机理。本文主要研究内容具体包括以下方面:1.纳米粒子对水泥基材料性能的改性效果及机理:将Ti O2纳米颗粒掺入水泥中,对Ti O2纳米颗粒改性水泥基材料的水化热,水泥石的微观形貌,元素分布,强度,抗渗性能进行研究,结果表明Ti O2纳米颗粒的掺入可以促进水泥早期的水化。同时通过matlab分析软件将元素分布可视化,定量表征了纳米材料和水泥水化产物分布状态,并分析了其相关性,揭示了纳米材料对水泥净浆早期和后期性能的作用机制。2.纳米材料改性碳纤维:通过溶胶凝胶法制备纳米Si O2改性溶液并分析了时间、温度、PH值等不同影响因素对Si O2纳米粒子粒径的影响。通过热重、XRD等手段表征分析了所制备的产物。然后对碳纤维表面进行氧化并溶胶凝胶纳米Si O2表面接枝改性处理,观测了不同溶胶凝胶溶液改性碳纤维的表面形貌,分析了改性前后碳纤维的Si元素含量的变化情况及其影响因素。3.改性碳纤维水泥复合材料界面性能研究:采用单丝拔出试验,对改性纤维增强水泥基复合材料的界面性能进行测试;分析试验结果,根据界面应力传递的剪滞理论得到了纤维脱黏荷载的确定方法,对比分析改性纤维的界面增强效果和单丝拔出荷载-位移曲线的变化,结果表明改性纤维增强水泥基复合材料的界面强度得到显著提高,通过改性碳纤维拔出后界面形貌和水化产物的观测分析揭示了其强度提高机理。