新型纳米填料复合水泥基材料的性能与机理

发布时间：2020-06-05 07:29

【摘要】：水泥基复合材料的创新和改性一直受到广泛关注,目的是提高建筑材料的力学性能、耐久性和可持续发展性。纳米材料由于其优异的力学性能和表面效应、小尺寸效应等,在提高水泥基复合材料的力学性能、改善其功能性方面表现出了很大的潜力。本文探讨了纳米氮化硼(BN)、纳米纤维素(NCF)、纳米氧化铝(NA)、纳米氧化镁(NM)、纳米氧化锌(NZ)五种纳米材料对活性粉末混凝土(RPC)的力学性能的影响和机理,以及NCF对水泥净浆流变性的影响。主要研究内容和结果如下:1比较了不同粒径BN对RPC的抗折和抗压强度的影响规律,在此基础上选择增强效果最好的粒径为120nm BN研究了不同BN掺量和不同养护方法对RPC抗折和抗压强度的影响规律。最后通过微观测试研究了BN对RPC的增强机理。研究结果表明,在120nm BN掺量为0.5%时RPC的28天抗折和抗压强度相对空白件分别增长15.7%和12.6%。BN广泛地分布在水泥基体中,通过成核效应,促进水泥的早期水化,增加C-S-H内部产物的数量,填充了基体中的孔隙,细化了CH晶体尺寸,使基体更致密,C-S-H凝胶网络更丰富。2通过模型拟合的方法研究了不同浓度的NCF水溶液、不同掺量的NCF复合水泥浆的流变行为,分析了不同掺量的NCF对水泥浆各项流变参数的影响和机理。研究了两种NCF对RPC力学性能的影响。研究结果表明,NCF水溶液随NCF浓度增加流动性明显下降,且在浓度高于2.5%后显著增稠。掺加NCF的水泥浆表现出剪切变稀行为,随着NCF掺量增加,水泥浆的屈服应力和塑性粘度均显著上升,且增长速度逐渐变快。掺加NCF的RPC 3天抗折强度相对不掺填料的RPC有所提高,但对28天抗折强度和抗压强度有负面影响。掺NCF的RPC强度下降的原因主要是填料的分散性不佳,材料的均一性难以控制。3研究了不同掺量的NA/NM/NZ对RPC力学性能的影响规律和内在机理。研究结果表明:由于NA早期参与火山灰反应,掺加NA对RPC的早期强度有利,但高掺量的NA由于团聚会降低RPC的28天抗折和抗压强度。NM由于膨胀效应和填充效应会提高RPC的3天抗折强度,但对后期强度影响不大。NZ由于缓凝作用对RPC的强度有显著不利影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】