青藏高原纳米改性高耐久混凝土应用研究

发布时间：2017-05-08 16:15

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【摘要】：青藏高原高海拔地区严酷环境下水泥基材料的耐久性问题直接关系着高原地区工程建设的使用寿命、质量安全和建设成本。本文从微观尺度开展研究,利用压汞法、电镜扫描等试验手段研究纳米Ca C03掺入到混凝土内部后微小孔隙结构的尺度与分布等特性,并模拟青藏地区不同的养护条件,通过检测水泥混凝土的抗压强度、抗冻强度、抗冲磨强度等指标综合评价其耐久性,同时引进纳米级渗透材料,即对混凝土表面外喷涂,在其理论研究基础上,结合在工程现场的应用情况,进行纳米改性分析研究,为提高青海地区混凝土耐久性奠定理论基础。本文的研究结果表明:(1)不同养护条件对混凝土的微观结构有着重要的影响,干冷条件温度低,影响水泥水化反应速度,水化物质生成量减少,影响混凝土微观结构形貌,表现为水化产物错乱搭接,密实度差,形成疏松的结构体,孔隙较大;标准养护条件下,混凝土有合适的养护温度和湿度,水泥水化反应充分,水化产物以硅酸钙凝胶为主体,结构形貌整体密实、紧凑,干热养护条件下,温度高、湿度低、水分蒸发快,水分蒸发后,内部结构留下很多孔隙,微观结构表现为孔隙率大,结构疏松,抗压强度低;(2)分散后的纳米Ca CO_3,能够在水泥充分水化过程中积极参与到二次水化过程,根据SEM图显示,纳米碳酸钙掺量为2.2%时,水泥石中以纳米Ca CO_3为晶体,纳米材料与周围晶体键合得很好,周围水泥石结构致密;(3)孔结构分析后发现,掺量为2%的纳米Ca CO_3相比未掺加纳米Ca CO_3,无害孔和少害孔增加,而有害孔和多害孔减少,而掺量为4%的混凝土孔径分布显示,无害孔数量增加,但少害孔和基准组相差不大,而有害孔减少8%,多害孔数量也减少7%;(4)在养护前期(成型2d)和养护后期(成型14d),经过喷涂纳米渗透结晶剂的混凝土抗压强度,较未喷涂的试样可显著提高(最高可提高40%);即使不做任何养护处理,纳米渗透结晶剂处理后的混凝土抗压强度仍可提高30%;(5)在养护前期(成型2d)和养护后期(成型14d),经过纳米渗透结晶剂处理后的混凝土吸水率,较未喷涂的试样可显著降低(最高可降低67%),即混凝土本身密实度提高;即使不做任何养护处理,纳米渗透结晶剂处理后的混凝土抗压强度仍可提高7.8%以上;(6)无论是在养护前期(成型2d)还是养护后期(成型14d),经过纳米渗透结晶剂喷涂处理后的混凝土抗冲磨强度,较未喷涂的试样可显著提高(最高可提高75%);即使不做任何养护处理,纳米表面处理剂喷涂处理后的混凝土抗压强度仍可提高50%以上。
【关键词】：青藏高原 混凝土耐久性 纳米CaCO_3 纳米渗透结晶剂 微观结构
【学位授予单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 纳米材料分类与特性14-15
• 1.2.1 纳米矿粉材料14
• 1.2.2 纳米渗透结晶材料14-15
• 1.3 纳米材料改性混凝土耐久性的研究现状15-17
• 1.3.1 纳米矿粉对混凝土耐久性的影响研究现状15-16
• 1.3.2 纳米级渗透结晶材料对混凝土耐久性的影响研究现状16-17
• 1.4 纳米材料改性混凝土研究中存在的问题17
• 1.5 本文的研究思路及主要内容17-19
• 1.5.1 研究思路17-18
• 1.5.2 研究内容18
• 1.5.3 主要技术路线图18-19
• 1.6 本文的创新之处19-20
• 第2章 原材料与试验方法20-39
• 2.1 原材料20-25
• 2.1.1 水泥20
• 2.1.2 砂石骨料20-23
• 2.1.3 外加剂和水23
• 2.1.4 粉煤灰23-24
• 2.1.5 纳米材料24-25
• 2.2 试验方法25-38
• 2.2.1 砂浆试验25-27
• 2.2.2 纳米混凝土试验27-29
• 2.2.3 试验方法及设备29-38
• 2.3 本章小结38-39
• 第3章 纳米CaCO_3对青藏高原环境下的混凝土性能的影响39-65
• 3.1 前言39
• 3.2 纳米CaCO_3对砂浆性能的影响39-42
• 3.2.1 试验配合比39-40
• 3.2.2 试验结果及分析40-42
• 3.3 不同纳米CaCO_3掺量砂浆的微观结构分析42-43
• 3.4 纳米CaCO_3对混凝土性能的影响43-63
• 3.4.1 纳米CaCO_3对混凝土宏观力学性能的影响43-54
• 3.4.2 纳米CaCO_3对混凝土微观孔隙结构的影响54-63
• 3.5 本章小结63-65
• 第4章 纳米渗透结晶剂对混凝土性能的影响65-80
• 4.1 前言65
• 4.2 纳米渗透结晶剂对混凝土性能的影响机理65-67
• 4.3 喷涂纳米渗透结晶剂对混凝土耐久性的影响67-78
• 4.3.1 纳米渗透结晶剂对混凝土强度影响70-71
• 4.3.2 纳米表面处理剂对现场混凝土拉拔力的影响71-74
• 4.3.3 纳米渗透结晶剂对混凝土裂缝的修复效果74-75
• 4.3.4 纳米渗透结晶剂对混凝土抗冲磨的影响75-76
• 4.3.5 吸水率试验76-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第5章 结论与展望80-82
• 5.1 结论80-81
• 5.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

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本文编号：351475