浅析纳米碳酸钙对道路用混凝土耐久性能的影响

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1、浅析纳米碳酸钙对道路用混凝土耐久性能的影响河北青龙满族自治县交通运输局河北交通职业技术学院摘要：随着交通运输业的迅速发展，对混凝土的耐久性提出了更高的要求。本文应用纳米碳酸钙改性道路混凝土于铺筑上兰线改造工程路面试验段，阐述了纳米碳酸钙粉体材料对混凝土的耐久性能的影响。关键词：纳米碳酸钙;道路;混凝土;耐久性;在当前我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期，汽车运输在交通运输体系中占据的地位和作用也日渐突出。强度较低且功能单一的混凝土己经不能适应交通运输行业迅速发展的需要，对混凝土性能的要求也在不断的提高，不但

2、对混凝土抗压强度、抗折强度的要求越来越高，对混凝土耐久性也提出了更高的要求。混凝土的耐久性能包括抗冻性、碳化、抗渗性、抗侵蚀性、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。其中抗渗性、抗冻性是影响混凝土耐久性的2个重要方面，其优劣主要由混凝土内部的孔隙率大小、孔径和孔隙特征等因素所决定。混凝土是由水泥、细骨料和粗骨料加水后形成的塑性拌和物，它主要是以水泥浆封堵砂浆中的孔隙，以砂浆填充粗骨料的间隙，凝结硬化而形成的人工石材。但是水泥浆中的细小孔隙不能完全被封堵，进而就导致了混凝土的抗渗性和抗冻性的劣化。1纳米碳酸钙的特性所谓纳米

3、材料一般是指尺寸从rioo™之间，处于原子团簇和宏观个体交接区域的粒子。纳米材料可分为纳米颗粒、纳米纤维、纳米薄膜、纳米碳管、纳米复合材料、和纳米固体等。纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.0广0.1ym之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。纳米碳酸钙是具有一定活性、价格低廉的纳米材料，可以提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性，并降低成本。在混凝土材料中加入纳

4、米碳酸钙粉体材料后有效地减少了水泥硬化浆体中的5^150nm微孔，并且纳米碳酸钙粉体材料与水化产物能够结合形成纳米微粉晶核，其表面还能形成水化硅酸钙凝胶相的网络状结构，这就能够大大地改善混凝土的耐久性。因此，利用纳米碳酸钙粉体材料的高化学活性和微粒性，改善水化产物的微观结构，进而提高混凝土的抗渗性、抗冻性能。研宄表明，当纳米碳酸钙的掺量3%时，纳米碳酸钙可以提高混凝土的早期强度,但对28d及以后的强度会有不利影响。另一份研究也显示，随着纳米碳酸钙掺量的増加，水泥浆的流动性会降低，但它能够激活早期水泥的水化，纳米碳酸钙在混

5、凝土中最适宜的掺量为1%。杨杉等也研宄了纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能的影响，结果显示在适当掺入纳米碳酸钙时，混凝土的抗压、抗折和抗劈裂强度会有一定程度的增加。关于纳米碳酸钙可以提高混凝土早期强度的机理，一般认为纳米碳酸钙在水泥水化过程屮会改善水泥石界面结构并参与Y水化反应。水泥的水化产物为C3A•CAX•II10-l2>C3A-3CAX-1130-32,根据水化产物可假设纳米碳酸钙参与水泥水化的反应方程式：Camiletti等认为纳米碳酸钙在混凝土中不只是代替水泥的作用，同时在水泥水化过程起到填充混凝土中的空隙的

6、作用，从而改善混凝土的性能。目前，国内外研宄者较为统一的观点是掺入纳米碳酸钙后，水泥混凝土早期力学性能有所提高，但是后期混凝土强度下降则是它的一个弊端，其在水泥混凝土中的掺量不立过高，且纳米碳酸钙降低混凝土强度的机理研宄的还不够透彻。尽管如此，因纳米碳酸钙的成本低，所以纳米碳酸钙仍是在混凝土建筑中大量采用的纳米材料。2实例木研宄釆用纳米碳酸钙改性道路混凝土用于铺筑上兰线改造工程路面试验段，纳米碳酸钙的掺量分别为水泥质量的0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，4.0%。水泥浄浆的试验编号与纳米碳酸钙的

7、掺量见表1。用于水泥胶砂强度试验的配合比例见表2，纳米碳酸钙的掺量分别为水泥质量的0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，其中各试验组的水胶比均为0.5。表2水泥胶砂强度试验配合比下载原表纳米碳酸钙对水泥物理性能影响的试验研宄按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验方法》进行，纳米碳酸钙对水泥力学性能的影响研宄按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行，分别探讨了不同掺量的纳米碳酸钙对水泥净浆标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性以及水泥胶砂强度的影响。纳米

8、碳酸钙对水泥标准稠度用水量、凝结时间以及体积安定性影响的试验结果见表3和图1和图2。由表3和图1可见，当纳米碳酸钙掺量在0.5%~3%之间，随着纳米碳酸钙摻量的增加，水泥的标准稠度用水量逐渐增加。当纳米碳酸钙掺量为3%时，水泥的标准稠度用水量较未加纳米碳酸钙的空Q试样增加丫13.1%。当纳米碳酸钙掺量增加到4%时，标