纳米材料对道路水泥混凝土性能的影响.pdf

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1、第35卷第4期大连交通大学学报Vol_35No．42014年8月JOURNALOFDALIANJIAOTONGUNIVERSITYAug．2014文章编号：1673—9590(2014)04—0056—05纳米材料对道路水泥混凝土性能的影响王黎明，何松松(东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040)米摘要：以SiO和TiO两种纳米材料为研究对象，通过设计纳米材料种类和掺合量对混凝土进行相关试验，研究纳米材料对}昆凝土的力学性能，}昆凝土抗冻性、抗渗透性和碳化等耐久性能的影响规律．试验结果表明：纳米SiO和Ti

2、O均可以显著提高混凝土性能，纳米TiO提高效果最佳．单纯提高纳米材料的掺合量不能提高水泥混凝土强度与耐久性能，纳米混凝土的抗压、抗折强度和抗碳化性能均随着掺合比例的增加呈现先提升后下降的趋势，且纳米SiO：和TiO：的最佳添加量为混凝土胶凝材料的2％和1％，在此条件下混凝土强度最高，碳化深度最小．两种纳米材料掺合1％左右时混凝土的磨损质量最小，耐久性指数最大，渗透性最低．关键词：混凝土；纳米材料；耐久性；强度文献标识码：A0引言时可能为改善混凝土耐久性能与力学性能提供了一条新途径，因此，本次研究拟在混凝土中添道路水泥

3、混凝土路面长期暴露在自然环境加SiO与TiO两种纳米材料，通过设计纳米材中，并且承受交通荷载的反复作用，为保证路面在料的种类与材料的掺合比例，分析探寻纳米材料服役期间有较好的服务水平，其力学性能和耐久对水泥混凝土力学性能及其抗冻性能、抗渗透性性能至关重要．水泥混凝土的性能主要取决水泥能、耐磨性能和抗碳化性等多方面的影响规律．硬化后水泥石的结构与性能、混凝土界面结构和骨料的性能⋯．普通水泥的粒径相对比较粗，拌1材料及试验设计和硬化的水泥石中存在大量的毛细孔和有害孔，相关研究已有添加粉煤灰、硅粉、矿粉等矿物掺合1．1试验

4、原材料料可细化混凝土微孔结果，改善混凝土的密实度水泥：P·042．5R普通硅酸盐水泥；粗集料：从而提高强度和耐久性能_2引．纳米材料微小粒径连续级配花岗岩碎石；细集料：选用细度模数为尺寸均在0．1m以下，而且可以与水泥水化产物2．3的天然河砂，为Ⅱ区级配，；外加剂：木质素磺Ca(OH)发生化学反应，生成水化硅酸钙凝胶C—酸盐类减水剂和松香树脂类引气剂；纳米材料使s—H，改善混凝土界面结构分布J．目前，纳米材用上海某公司产SiO：与TiO：，两种纳米材料技术料已经受到土木工程领域广泛的关注与重视，同指标见表1．表1纳米

5、材料技术指标米收稿日期：2013—12—16作者简介：王黎明(1975一)，男，副教授，博士，主要从事路面材料与结构的研究E-mail：hesongsong163@163．com．第4期王黎明，等：增设钢悬臂法拓宽箱梁桥的边界处理方法571．2试验方案设计与；与；验M纳他M米材r_料的掺合均采用等量代替水泥方法，其本次试验配合比设计根据JTGF30-2003《公中纳米SiO和纳米TiO的掺合比例为0．5％、路水泥混凝土路面施工技术规范》，见表2，经计1％、2％和3％．算确定水泥混凝土水灰比为0．40∞，砂∞率∞38％

6、∞．试∞∞∞∞∞表2水泥混凝土试验配合比水水泥砂碎石纳米TiO1~SiO2编号kg．m-3kg．m-3Okg8．m6-32k8g．8m-362kg．8强m-3kg．m-3引气剂／％减水剂／％O．012O．Ol889l3891340．Ol80．01120．012O．01釜=mmⅢ4O．018O．Ol120．O11．3试验方法2试验结果与分析按照试验配合比拌和混凝土，每种比例制作2．1纳米材料对混凝土强度的影响100mm×100mm×400mm长方体混凝土试件5两种纳米材料掺合量对混凝土抗压与抗折组，每组3块，标准养护到

7、试验龄期．混凝土抗冻强度的影响关系如图1、2所示．混凝土的强度性与耐磨性试验按照JTGE30-2005《公路工程水随着两种纳米材料掺合量的增加出现先增加后泥及水泥混凝土试验规程》中相关规定来测定混降低的趋势，这说明单纯的提高纳米材料的掺凝土性能．其中混凝土抗冻性采用快速试验方法．合量不能提高水泥混凝土强度．因此，在水泥混试验按照美国试验与材料协会标准中ASTM凝土中纳米材料存在一个最佳掺合量，从试验C1202-2005水泥混凝土电量法试验(电通量结果确定纳米SiO和纳米TiO：最优掺合比例法)，试验是在直流电压下，测

8、试在6h通过混凝分别为混凝土水泥用量的2％与1％．纳米材料土电通量来评价水泥混凝土的渗透性能．改善水泥混凝土力学强度主要是微小的粒径级混凝土碳化按照GB／T50082—2009《普通配提高了混凝土的密实度，但当掺合比例超过混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》中试一定范围则会造成比表面积增大，水泥浆的吸验方法进行测试．碳化试验相中CO的浓度控水量