纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能的影响

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1、铁道建筑2011年第8期RailwayEngineering133文章编号：1003-1995(2011)08-0133-03纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能的影响杨杉，籍凤秋(1．武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430000；2．石家庄铁道大学材料科学与工程学院，石家庄050043)摘要：试验研究了不同掺量纳米CaCO对钢纤维混凝土物理力学性能的影响，并采用XRD和SEM微观手段对其改善机理进行了分析。试验结果表明，适量的纳米碳酸钙可以改善钢纤维混凝土的和易性，提高混凝土各个龄期的抗折和抗压强度。在掺有1．5％体积掺量

2、的螺旋状的钢纤维混凝土中，纳米碳酸钙的最佳掺量为水泥质量的2％。关键词：纳米碳酸钙钢纤维混凝土力学性能韧性中图分类号：TU528．041文献标识码：A钢纤维混凝土是目前作为工程结构材料用途最CaCO，含量大于98％(本文纳米CaCO简称为NC)，广，用量较大的一种纤维混凝土。与普通混凝土相比，NC的粒径为100nm左右。钢纤维混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度均有提4)细骨料：采用由石家庄市正定生产的中砂，表高，裂后变形性能明显改善。观密度为2．61g／cm，细度模数为2．55。纳米材料在混凝土中的应用前景也十分广阔。纳5)粗

3、骨料：采用河北省鹿泉市碎石厂生产的5～米材料因具有粒径小、比表面积大、表面能高以及表面20mm的碎石，表观密度为2．71g／cm。原子所占比例大等特点，而具备了小尺寸效应、量子尺6)减水剂：采用由天津冶建特种材料有限公司生寸效应、宏观量子隧道效应和表面效应等特有效产的JH·H聚羧酸系高效减水剂，减水率在30％左右。应¨。。纳米材料的如上特有效应，在与混凝土中水1．2钢纤维混凝土的配合比泥结合水化的过程中，能够改善水泥硬化浆体的性能纳米碳酸钙的掺量分别按水泥质量的0，1．0％，以及水泥胶体与骨料的黏结能力。将纳米材料和纤维1．5％

4、，2．0％和2．5％加入。混凝土的设计强度等级材料结合起来掺人到普通混凝土中组成复合材料，充为C40，钢纤维的掺量均为混凝土体积的3％，即为分发挥每种材料各自的特点，制备出韧性高、抗裂性能l17kg／m，减水剂掺量均为4．257kg／m，试验编号为好的混凝土，具有很重要的现实意义。H、I、J、K、L，其具体的配合比见表1。表11nl混凝土材料用量kg／m。本文采用对比分析的方法，探讨了纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能以及界面的影响，为纳米技术在混凝土方面的应用提供理论依据。1试验过程1．1原材料1)水泥：采用由河北省鹿泉市曲

5、寨水泥有限公司生产的42．5级普通硅酸盐水泥。2)钢纤维：采用螺旋形状的钢纤维，其长度为32mm，直径为0．5mm，长径比是64，抗拉强度≥3801．3试验方法MPa。为增加纳米碳酸钙的分散性，先将纳米碳酸钙与3)纳米碳酸钙。采用由河北华博·博达(集团)公减水剂进行混合后放置50rain。采用强制搅拌机并采司生产的纳米CaCO，其比表面积大于18in／g，用湿拌工艺进行搅拌，即先将粗骨料、细骨料、水泥进行干拌2min，同时加入水和纳米碳酸钙与减水剂的混收稿日期：2011-02-14；修回日期：2011．04．06合液，在湿拌的同

6、时加入钢纤维，再进行搅拌2min。作者简介：杨杉(1989～)，女，河北献县人，硕士研究生。搅拌完毕，立即测试混凝土坍落度，然后浇灌人模。抗134铁道建筑压试件尺寸为100mm×100mill×100mm，每组成型3时，各龄期的抗压、抗折强度均达到最高值，再增加NC个试件，每个配比共成型3组试件；抗折试件尺寸为的掺量，各强度开始出现降低的趋势。因此可以说明，100mm×100mm×400mm，每个配比共成型2组试纳米碳酸钙在钢纤维混凝土中的最佳掺量为水泥质量件，每组成型3个试件。劈裂抗拉强度试件的尺寸采的2．0％。用边长为100

7、mm的立方体试件。在振动台上成型，振动时间为2min。在温度为(204-5)℃的环境中静置一昼夜后拆模，然后移入养护室中进行标准养护，养护至相应龄期后测试其抗压和抗折强度。混凝土坍落度试验按照GB／T50080-2002(普通混凝土拌合物性能试验方法规定》进行，强度测试按照GB／T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。图1NC掺量对混凝土抗折强度的影响采用德国BRUKER厂家生产的D8．ADVANCE型号仪器，使用射线CuKa，A=1．54065nm，管电流5OmA，扫描速度为0．06。／s，加速电压40k

8、V，扫描角度为0～80℃，对水泥水化产物成分进行检测。采用EJOLSJM．6380VL型SEM分析仪对水泥石试样进行微观形貌观察。2试验结果与分析2．1纳米碳酸钙对钢纤维混凝土和易性的影响表2为不同掺量纳米碳酸钙的钢纤维混凝土和易图2NC掺量对混凝土抗压强度的影