纳米材料与粉煤灰复掺对混凝土渗透性能影响的试验研究

论文摘要

混凝土渗透性是混凝土耐久性最重要的指标之一。一个抗渗性非常好的混凝土发生劣化的速度十分缓慢。矿物掺合料作为组分掺入混凝土能够改善混凝土的耐久性,纳米材料和粉煤灰在混凝土中复合使用,能够发挥各自的优势,对混凝土的耐久性起到“优势互补”的效应。以纳米材料和粉煤灰复掺进行混凝土的渗透性研究是本文研究的基本出发点。针对上面所提的基本出发点,本文首先进行了单掺纳米材料和单掺粉煤灰砂浆工作性能、力学性能、抗碳化性能的试验研究,从而确定了进行混凝土渗透性试验研究的最佳配合比和最佳掺量。通过6h直流电量法和NEL法对其渗透性的结果进行评定,在同等配合比和掺量的条件下,又进行了混凝土的抗冻性研究,并对抗碳化与抗渗性的关系以及抗冻性与抗渗性的关系做了初步的解释。试验研究表明:水胶比的降低能够提高混凝土的强度,掺入纳米材料会降低混凝土的工作性能,提高混凝土的早期强度,增加混凝土的密实性,提高混凝土的抗渗性和抗碳化能力,而粉煤灰可以改善混凝土的工作性能,粉煤灰掺量的增加会降低混凝土的早期强度和抗碳化能力,两者复掺后混凝土的工作性、力学性能、抗碳化能力和抗渗性能都能朝着有利的方向发展,从而体现了复掺纳米材料和粉煤灰具有“优势互补”效应。复掺纳米材料和粉煤灰对混凝土抗渗性和抗碳化能力都有促进作用,一定程度上说明了抗渗性好对抗碳化能力是有帮助的;然而抗渗性好的纳米材料混凝土进行300次冻融循环以后却表现出抗冻的“脆性”,在没有征兆的情况下,就会从试件端部或者中间出现裂缝,即使掺入一定量粉煤灰后,结果也没有得到改善,与其抗渗性的表现出现了差异。本文首次提出了抗冻的脆性,分析原因有可能是因为纳米材料活性高,水化反应快,自身的储存的能力过早的被消耗,后期能量储备不够,在冻融循环的作用下低能量储备的纳米材料已经维系不了原本自己建立起来的较高的性能体系,自然就会在没有征兆的情况下,发生抗冻的脆性破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 混凝土的发展
• 1.1.2 大量使用混凝土对环境的破坏
• 1.1.3 混凝土的耐久性出现的问题
• 1.1.4 课题研究的意义
• 1.2 掺粉煤灰混凝土结构耐久性研究现状
• 1.3 掺纳米材料混凝土结构耐久性研究现状
• 1.4 本试验研究的主要内容
• 1.5 本试验研究的技术路线
• 第2章 混凝土抗渗性与耐久性的关系
• 2.1 混凝土耐久性
• 2.1.1 混凝土耐久性的含义
• 2.1.2 混凝土耐久性的影响因素
• 2.2 混凝土渗透性
• 2.2.1 混凝土渗透性的含义
• 2.2.2 外界物质侵入混凝土内部的方式
• 2.3 耐久性与渗透性关系
• 2.4 混凝土渗透性试验测试的方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 NM-FA 复掺具有“优势互补”效应
• 3.1 纳米材料与纳米材料特性
• 3.1.1 纳米和纳米材料
• 3.1.2 纳米材料的特性
• 3.2 纳米科技的应用
• 3.3 粉煤灰在混凝土中的作用
• 3.4 NM-FA 复掺混凝土具有优势互补效应
• 3.5 本章小结
• 第4章 原材料与试验设计
• 4.1 试验用原材料
• 4.1.1 胶凝材料
• 4.1.2 砂、石骨料
• 4.1.3 化学外加剂
• 4.1.4 试验用水
• 4.2 试验设计的思路
• 4.3 砂浆和混凝土的试验设计
• 4.3.1 单掺砂浆的试验设计
• 4.3.2 复掺砂浆的试验设计
• 4.3.3 NM-FA 复掺混凝土的试验设计
• 4.4 试验试件的制备过程
• 4.5 试验的主要步骤
• 4.6 注意事项与参考规范
• 4.7 本章小结
• 第5章 试验结果与分析
• 5.1 砂浆和混凝土的工作性能
• 5.1.1 NM-FA 复掺对砂浆工作性能的影响
• 5.1.2 NM-FA 复掺对混凝土工作性能的影响
• 5.2 砂浆和混凝土的力学性能
• 5.2.1 单掺对砂浆力学性能的影响
• 5.2.2 NM-FA 复掺对砂浆力学性能的影响
• 5.2.3 NM-FA 复掺对混凝土力学性能的影响
• 5.3 NM-FA 复掺混凝土的渗透性能
• 5.3.1 混凝土渗透性高的低评定标准
• 5.3.2 NM-FA 复掺混凝土渗透性试验结果
• 5.3.3 混凝土渗透性试验结果分析
• 5.4 NM-FA 复掺砂浆的抗碳化性能
• 5.4.1 单掺（NM-FA 复掺）砂浆碳化试验结果
• 5.4.2 NM-FA 复掺砂浆碳化与渗透性的关系
• 5.5 NM-FA 复掺混凝土抗冻性
• 5.5.1 NM-FA 复掺混凝土抗冻性试验结果
• 5.5.2 NM-FA 复掺混凝土渗透性与抗冻性的关系
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果