本研究係探討添加奈米矽粉（nano-silica）之水泥砂漿力學性質與微觀結構。以0.45、0.50、0.55水膠比W/B，砂用量225%、250%、275%及奈米矽粉添加水泥重量的0.2%、0.4%、0.6%、0.8%為變數，探討各變數的對水泥砂漿性質的影響，內容包括新拌性質的流度、黏度，力學性質的抗壓強度、劈裂強度、黏結強度，硬固性質的超音波速、動彈性模數、動剪力模數、乾縮及微觀分析的FE-SEM觀測、EDS分析、MAP元素分佈。並對抗壓強度、劈裂強度、黏結強度、超音波速進行統計分析，統計分析項目包括變異數分析、複回歸分析、尺度化資料處理。
實驗結果顯示，添加奈米矽粉的水泥砂漿，抗壓強度可以提高約10~26.9%，劈裂強度可以提高約4~17.4%，最佳的奈米矽粉添加量約為水泥重量的0.4~0.6%，奈米矽粉的添加對水泥砂漿力學性質有良好的提升。添加奈米矽粉的水泥砂漿與石材的黏結抗彎強度提高約7~23%，對於石材的黏結效果提高有正面的助益。經由場發射掃描式電子顯微鏡觀察，奈米矽粉對水泥砂漿的水化產物有緻密的效果，並且提高水泥漿與粒料界面的Si/Ca比，能有效的強化粒料界面過渡區的微觀結構。

This research studies the mechanical properties and microstructure of portland cement mortar incorporate with nano-silica. The variables were three water-binder ratios（W/B）of 0.45, 0.50 and 0.55, three sand/cement ratios of 2.25, 2.5 and 2.75 and four different nano-silica additions of 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8% by the weight of cement. The influence of each variable on the property of cement mortar was studied. The mechanical properties include flow, viscosity, compressive strength, splitting tensile strength, cohesive strength, ultrasonic pulse velocity, dynamic modulus of elasticity, dynamic modulus of rigidity and drying shrinkage. Analysis of microstucture by field emission scanning electron microscope (FE-SEM), energy dispersion spectrum (EDS) and element distribution (MAP) were also performed. Statistical analysis of compressive strength, split tensile strength, cohesive strength and ultrasonic pulse velocity were also carried out which includes coefficient of variation analysis, multiple regression analysis and scaling data processing.
Experimental results show that adding nano-silica to cement mortar will increase the compressive strength about 10~26.9% and raise the split tensile strength about 4~17.4%. The best addition dosage of nano-silica is found to be of 0.4~0.6% by the weight of cement. Nano-silica beneficially increases the mechanical property of cement mortar. Adding nano-silica to cement mortar will increase the cohesive flexural strength between cement mortar and stone about 7~23%. It has a positive improvement for cohesiveness between cement mortar and stone. The field emission scanning electron microscope observation show that nano-silica material improves hydration products with the higher density and enhance Si/Ca ratio on the interface of aggregate and cement. The nano-silica has the advantage to intensify the interface transition zone of microstructure.

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