纳米金属氧化物对水泥基材料力学性能的增强效应

发布时间：2020-12-17 03:29

　　为了区别6种纳米金属氧化物（Al₂O₃、CuO、ZrO₂、MgO、Fe₃O₄和Fe₂O₃）对水泥基材料力学性能的贡献,通过等质量替代（2%和4%）水泥,制备水泥基材料,测试其力学性能。结果表明:纳米Al₂O₃、CuO、ZrO₂、MgO、Fe₃O₄和Fe₂O₃均能提高水泥基材料的抗折强度和抗压强度,纳米ZrO₂的增强作用最大,28～90 d时分别为34%～47%和28%～51%,纳米CuO的增强作用最小,28～90 d时分别为4%～9%和4%～10%。通过影响系数和增长速率的计算发现,6种金属氧化物对水泥基材料的促进作用主要集中在28 d前,28 d后的促进作用不明显。分析认为,6种纳米金属氧化物在水泥基材料中主要发挥填充作用,晶核作用和表面活性作用,达到促进水泥... 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020年25期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水泥基材料的抗折强度

假如纯水泥基材料养护n d的抗折/抗压强度为fcn,掺入纳米金属氧化物后,养护n d的抗折/抗压强度为fnn,即纳米金属氧化物对水泥基材料的影响系数为In=fcn/fnn。In≥1时,金属氧化物对水泥基材料的抗折/抗压强度有增强作用,In越大,金属氧化物对水泥基材料的增强作用越大。反之,纳米金属氧化物对水泥基材料的增强作用就越小。纳米金属氧化物对水泥基材料抗折/抗压强度的影响系数如图3和图4所示。图4 水泥基材料抗压强度的影响系数

纳米Al2O3、CuO、ZrO2、MgO、Fe3O4和Fe2O3对水泥基材料抗压强度的影响如图2所示。6种纳米金属氧化物水泥基材料的抗压强度均高于纯水泥基材料。当纳米金属氧化物的掺量为2%时,7种水泥基材料3～7 d的抗压强度大小顺序为Fe3O4>Fe2O3>MgO>Al2O3=CuO>CK,28～90 d的抗压强度大小顺序为ZrO2>Fe2O3>Fe3O4>MgO>Al2O3>CuO>CK,纳米ZrO2水泥基材料28～90 d的抗压强度比纯水泥基材料高28%～51%,纳米CuO水泥基材料28～90 d的抗压强度仅比纯水泥基材料高4%～10%。当纳米金属氧化物的掺量为4%时,纳米Fe3O4对水泥基材料养护3 d时抗压强度的影响较大,纳米MgO和纳米Fe2O3的影响基本相当,纳米Al2O3、纳米CuO和纳米ZrO2的影响基本相当,但纳米MgO和纳米Fe2O3水泥基材料的抗压强度高于纳米Al2O3、纳米CuO和纳米ZrO2。龄期28～90 d时,纳米Fe3O4和Fe2O3对水泥基材料抗压强度的影响基本相当,纳米CuO的影响最小。综合水泥基材料的抗折强度和抗压强度发现,当养护龄期大于7 d时,纳米ZrO2对水泥基材料抗折/抗压强度的影响最大,纳米CuO的影响最小。从文献[18]可知,1%～3%纳米Al2O3能提高70%的力学性能,1%～5%纳米Fe2O3能提高93.75%的力学性能[10]。文中的增加幅度相对较小。主要原因是研究者们采用的混凝土/砂浆中所含水泥总量、水胶比及试验条件和环境的差异导致其增强作用不同。但诸多文献的结果表明,上述6种纳米金属氧化物对水泥基材料有增强作用,这与文中的试验结果完全吻合。因此,在实际使用时,可参考文中的结果进行选择。2.3 纳米水泥基材料的影响系数

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米CuO改性水泥基材料力学与耐久性的试验研究[J]. 吴福飞,赵振华,董双快,刘春梅,周开州.  水资源与水工程学报. 2019(04)
[2]纳米MgO对高强水泥基材料力学与收缩性能的影响[J]. 吴福飞,董双快,黄宗辉,刘春梅,陆昌婷.  科学技术与工程. 2019(22)
[3]纳米SiO2与粉煤灰的增强效应对透水混凝土性能的影响[J]. 荀永宁,冯泽慧,巫广义,王曙光.  南京工业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]α和γ型纳米Al2O3对水泥基材料性能的影响[J]. 吴福飞,董双快,赵本容,刘春梅,王凯.  水资源与水工程学报. 2019(02)
[5]纳米金属氧化物混凝土的冲击力学性能研究[J]. 彭光,许金余,白二雷,朱靖塞,孟博旭.  建筑科学. 2019(01)
[6]冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能[J]. 张茂花,李雪成.  自然灾害学报. 2018(02)



本文编号：2921333