采用超声波与外加剂复合的分散方式,利用超声波的空化作用打开团聚的纳米颗粒,使NS均匀充分地分散在高效减水剂溶液中。在此前提下,研究了NS与不同高效减水剂之间的相容性;及在保持拌合物相同工作性的条件下,通过SEM、XRD及MIP手段研究了NS对混凝土微观性能的影响,从微观上解释NS对混凝土作用机理;并从力学性能及耐久性能方面探讨了NS在混凝土内的最佳掺量。先以新拌混凝土作为载体,对新拌混凝土的工作性进行宏观分析,发现未掺NS而达到200mm相同坍落度时PC用量最小、SAF次之、FDN用量最大;且固定各高效减水剂初始量,随着NS掺量的增加,用PC的新拌混凝土其坍落度损失率小于用SAF的新拌混凝土;而随着NS掺量的逐渐增大维持200mm相同的坍落度,PC的增量最少,SAF的增量次之,FDN几乎达不到该要求。再以水泥净浆作为研究对象,通过絮凝体水膜层厚度进行细观解释,发现在絮凝体中PC的用量低于SAF的用量,且随着NS掺量的增加,PC用量下的絮凝体其水膜层厚度均大于相对应的SAF用量下的絮凝体水膜层厚度。最后以经典水泥净浆流动度试验加以验证,发现随着NS掺量的增加,无论是相同PC用量的水泥净浆还是不同PC用量的水泥净浆,其净浆流动度整体上大于相对应的使用SAF的净浆流动度,且PC的用量低于SAF的用量。通过选取最优的工作性、水膜层厚度和净浆流动度所对应的高效减水剂及其用量,确定了NS与PC相容性最优,与SAF相容性次之,而与FDN相容性最差。在PC的添加下,保持拌合物的工作性不变的前提下,SEM显示随着NS的增加使得水泥石中的CH晶体相应减少且裂缝得到改善,同时NS的掺加减小了混凝土中ITZ的厚度,优化了ITZ结构。XRD图谱表明NS的掺入减少了CH的数量,CH与NS反应生成了更多的C-S-H凝胶;同时根据谢乐公式计算得出NS的掺入细化了CH晶粒的尺寸,说明NS的掺入降低了CH在试件内的密集分布和定向排列,因而改善了净浆及混凝土相应的性能。MIP结果表明NS的掺入使得总孔隙量、总孔面积及孔隙率都有所下降,且随着NS掺量的增大,毛细孔及凝胶孔的孔隙量基本上是逐渐减小,从而改善了孔隙结构,提高了密实度。通过抗压强度、抗折强度及轴心抗压强度和弹性模量试验,研究了纳米SiO₂混凝土的力学性能。结果表明掺NS的试件其力学性能整体上均有所不同程度提高,而在NS的掺量为1.0%时,其力学性能增加量基本上达到最大值,从而对于力学性能来说,NS在混凝土内的最佳掺量为1.0%。在耐久性方面,抗冻试验结果表明质量损失率对纳米SiO₂混凝土影响极小,而随着NS掺量的增加,相对动弹性模量下降有所放缓,纳米SiO₂混凝土破坏时间延长。氯离子长期浸泡试验结果表明NS的掺入能够有效减少氯离子向混凝土内部的迁移,对氯离子侵入混凝土有一定的抑制作用。抗硫酸盐侵蚀试验结果表明从整体来看,掺NS的试件抗压强度耐蚀系有所提高。从耐久性能来看,1.0%的掺量也是NS在混凝土内的最佳掺量。该论文有图58幅,表15个,参考文献140篇。