用富含臭氧的水改变混凝土的物理和机械性能研究

混凝土生产正在不断发展，其创新旨在提高这种重要建筑材料的强度、耐久性和环保性能。一种突破性的方法是在混合水中使用氧（O₂）和臭氧（O₃）微纳米气泡（M-NBs）。最近的一项研究深入研究了这种方法的变革性影响，揭示了混凝土生产的重大好处。

为什么在混凝土生产中使用臭氧？

传统的混凝土搅拌依赖于清水，但在水中加入臭氧和氧气的微纳气泡会改变混凝土的物理和机械性能。该研究强调了这些气泡如何增强水化过程，从而导致更致密、更耐用的混凝土基质。

研究的主要发现

1. 增强耐用性和机械性能

吸水率:

与参考混凝土相比，富氧水的吸水系数降低了42.7%，而富臭氧水的吸水系数降低了52.3%。较低的吸水率意味着更好的抗湿气侵入，减少开裂和腐蚀的风险。

抗压强度:

经过臭氧处理的水在28天后将混凝土的抗压强度提高了61%，显著提高了其承载能力。

耐冻性:

经过150次冻融循环后，臭氧处理的混凝土表现出58%的重量损失减少，只有7.8%的抗压强度下降，而参考混凝土的损失为18.5%。

耐盐结晶性：

与臭氧水混合的混凝土抗盐结晶性提高了11%，使其成为通常使用除冰盐的环境的理想选择。

2. 显微结构的改进

孔隙度减少:

汞侵入孔隙度测量结果显示，氧和臭氧M-NBs均可降低总孔隙度和平均孔径，使混凝土结构更致密、更均匀。

导热系数:

臭氧处理混凝土的致密基质也增加了其导热性，这可能会降低绝热性，但提高了结构的完整性。

均匀性:

微纳气泡有助于在水泥基体内均匀分布，减少薄弱环节，提高整体性能。

3. 环境及经济效益

减少化学外加剂：

富含臭氧的水可以取代传统的化学添加剂，降低成本和对环境的影响。

能源效率:

优化微纳气泡的产生可以使这种方法更加节能，进一步减少混凝土生产的碳足迹。

在混凝土中加入富含臭氧的水的好处

强度增强

压缩和弯曲强度的显著改善转化为更持久，更有弹性的结构。

改善耐久性

抗霜冻损害和盐结晶确保在极端气候和沿海地区有更好的性能。

低孔隙度

孔隙率的降低降低了吸水率，保护嵌入的钢筋免受腐蚀，延长了混凝土的使用寿命。

可持续性

通过减少对化学外加剂的需求和优化能源使用，这种方法为建筑提供了一种更环保的选择。

显微结构的同质性

更致密、更一致的水泥基质提高了在各种条件下的耐久性和机械性能。

混凝土技术对未来的影响

研究结果强调了氧和臭氧M-NBs在混凝土生产中的革命性潜力。通过提高耐久性和强度，这种创新的方法可以为建筑材料设定新的基准，特别是在苛刻的环境中。

然而，需要进一步的研究来探索：

可扩展性：这种方法能否在大规模建设中经济有效地应用？

长期性能：经过臭氧处理的混凝土在几十年的使用中表现如何？

环境影响：使用富含臭氧的水的整个生命周期的好处是什么？

结论

将臭氧掺入混凝土生产水中，为实现更坚固、更耐用和可持续的混凝土提供了一条引人注目的道路。随着建筑行业寻求创新的解决方案来应对现代挑战，氧气和臭氧微纳米气泡在材料性能方面呈现出有希望的飞跃。

要了解更多关于这项研究及其发现的信息，请在这里查看全文。

https://pdfs.semanticscholar.org/7776/6ed133c43d89708ecb30af39ca682252e394.pdf