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纳米材料对混凝土耐久性的影响
作 者: 李固华
导 师: 高波
学 校: 西南交通大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 混凝土 耐久性 纳米SiO2 纳米CaCO3 氯离子渗透 硫酸盐腐蚀 干湿腐蚀循环
分类号: TU528.041
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
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内容摘要
混凝土是当今土木工程中用途最广泛建筑材料之一。在恶劣的环境下,混凝土长期遭受腐蚀介质的作用,导致混凝土结构性能的裂化、耐久性降低而提前发生破坏。对于土木工程来讲,改善混凝土的耐久性已经成为研究的热点。 由于纳米材料具有的特殊性能而被誉为21世纪的新材料。但是其成本较高,用于改善混凝土性能的研究还较少。随着纳米材料制造成本的降低,其应用领域也将越来越广泛,也为纳米材料在高耐久性混凝土和高性能混凝土中的应用带来了希望。 本文采用X衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和扫描电子显微镜X射线能谱分析(EDXA)研究了纳米SiO2和纳米CaCO3在水泥中的水化过程。分析了掺入纳米SiO2和纳米CaCO3的混凝土微观结构特点,研究了掺纳米CaCO3水泥浆的化学组成,提出纳米CaCO3延缓钙矾石AFt向AFm转化的理论。 采用抗压强度、氯离子渗透、硫酸盐腐蚀、腐蚀干湿循环等试验研究了掺纳米材料与硅灰、粉煤灰等复合的混凝土性能。分析探讨了纳米材料对混凝土性能的影响规律和影响机理。试验内容丰富而且试验周期长,耐硫酸盐腐蚀试验6个月,干湿腐蚀循环次数达到110次(110d),氯离子渗透试验龄期达到180d,为纳米材料在混凝土中应用,提供试验资料和理论依据。 提出用纳米材料配制耐腐蚀铺料来提高混凝土耐久性的方法。结合各种混凝土掺和料、纳米材料在混凝土耐久性能中的表现,并参考国内外有关的试验研究资料,确定耐腐蚀混凝土的辅料主要成分和配比。通过混凝土离子渗透性试验、硫酸盐腐蚀试验、干湿腐蚀循环试验等对耐腐蚀辅料的性能进行了测试。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第1章 绪论 11-27 1.1 课题研究背景 11-15 1.2 纳米材料的特性和纳米材料对混凝土性能影响的研究状况 15-18 1.2.1 纳米材料的特性 15-17 1.2.2 纳米材料用于混凝土的研究和应用状况 17-18 1.3 混凝土耐久性影响因素 18-24 1.3.1 混凝土的化学腐蚀 19-20 1.3.2 混凝土盐类结晶腐蚀 20-21 1.3.3 混凝土的渗透性 21-23 1.3.4 其他因素 23-24 1.4 本项目的研究内容和技术路线 24-27 第2章 胶凝材料的微观分析 27-44 2.1 微观分析技术 27-30 2.1.1 水泥混凝土现代主要测试技术 27-28 2.1.2 X-射线衍射成分分析方法(XRD) 28-29 2.1.3 电子显微技术 29-30 2.2 胶凝材料的性质 30-33 2.3 胶凝材料的水化和纳米材料对水化物的影响 33-43 2.3.1 水泥等胶凝材料的水化 33-35 2.3.2 纳米材料对水泥水化的影响 35-43 2.4 本章小节 43-44 第3章 纳米材料对混凝土力学性能的影响 44-60 3.1 原材料和试验方法 45-49 3.1.1 原材料 45-46 3.1.2 试验方法 46-49 3.2 试验结果及分析 49-53 3.2.1 纳米材料及其复合作用对混凝土和易性的影响 49-50 3.2.2 单掺NC对混凝土抗压强度影响 50-51 3.2.3 单掺NS对混凝土抗压强度影响 51 3.2.4 SF与NC复合后混凝土抗压强度 51 3.2.5 NS与NC复合后混凝土抗压强度 51-53 3.3 纳米级微粉单掺和复合作用机理分析 53-59 3.3.1 NC和NS对混凝土和易性的影响 53-54 3.3.2 NS、NC对混凝土强度作用机理分析 54-59 3.4 本章小节 59-60 第4章 纳米材料对耐硫酸盐腐蚀性能的影响 60-68 引言 60-61 4.1 原材料和试验方法 61-62 4.2 试验结果与分析 62-67 4.2.1 硫酸盐腐蚀结果和分析 62-64 4.2.2 硫酸盐腐蚀机理分析 64-67 4.3 本章小节 67-68 第5章 纳米材料对混凝土耐干湿腐蚀循环性能的影响 68-89 5.1 原材料和试验方法 69-72 5.1.1 原材料 69-70 5.1.2 试验方法 70-72 5.2 试验结果与分析 72-87 5.2.1 粉煤灰基准混凝土的性能 72-73 5.2.2 纳米材料对粉煤灰混凝土性能影响 73-77 5.2.3 NC对混凝土耐干湿腐蚀循环性能的影响 77-78 5.2.4 NS对混凝土耐干湿腐蚀循环性能的影响 78-79 5.2.5 纳米材料与硅灰复合对混凝土耐干湿腐蚀循环性能的影响 79-80 5.2.6 NC与NS复合对混凝土耐干湿腐蚀循环性能的影响 80-81 5.2.7 机理分析 81-87 5.3 本章小结 87-89 第6章 纳米材料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响 89-98 6.1 原材料和试验方法 90-91 6.2 试验结果与分析 91-96 6.2.1 NS对混凝土的氯离子渗透性能的影响 91-93 6.2.2 NC对混凝土抗氯离子性能的影响 93-94 6.2.3 NC、SF与基准混凝土复合后抗氯离子性能 94-95 6.2.4 NC、NS与基准混凝土复合后抗氯离子渗透性能 95-96 6.3 本章小结 96-98 第7章 混凝土耐腐蚀辅料的研制 98-105 7.1 耐腐蚀试验混凝土的原材料和试验方法 99-100 7.1.1 混凝土的原材料 99 7.1.2 试验方法 99-100 7.2 试验结果及分析 100-102 7.2.1 硫酸盐腐蚀试验 100-101 7.2.2 干湿腐蚀循环试验 101-102 7.2.3 混凝土的抗氯离子渗透试验 102 7.3 机理分析 102-103 7.4 本章小节 103-105 第8章 结论和展望 105-109 8.1 主要结论 105-107 8.2 创新点 107-108 8.3 展望 108-109 致谢 109-110 参考文献 110-118 攻读博士学位期间发表论文 118
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品 > 一般性问题 > 原料及辅助物料 > 集料(骨料)及掺合料
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