纳米改性混凝土的抗盐冻性能及其改性机理研究

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1、硕士学位论文纳米改性混凝土的抗盐冻性能及其改性机理研究RESEARCHONSALTSCALINGRESISTANCEANDMODIFICATIONMECHANISMOFNANO-MODIFIEDCONCRETE朱昀喆哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U414学校代码：10213国际图书分类号：625.8密级：公开工学硕士学位论文纳米改性混凝土的抗盐冻性能及其改性机理研究硕士研究生：朱昀喆导师：谢宁讲师申请学位：工学硕士学科：道路与铁道工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U

2、414U.D.C:625.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSALTSCALINGRESISTANCEANDMODIFICATIONMECHANISMOFNANO-MODIFIEDCONCRETECandidate：ZhuYunzheSupervisor：AssisantProf.XieNingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：RoadandRailwayEngineeringSchoolofTransporta

3、tionScienceandAffiliation：EngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要利用纳米材料对混凝土进行改性以提高混凝土的性能，特别是抗盐冻性能已被认为具有可行性和广泛前景。本文使用SiO2、纳米Al2O3、纳米Fe2O3以及纳米TiO2四种纳米材料，掺量为水泥质量的0.05%、0.1%、0.5%和1.0%，对水灰比为0.5的混凝土进行改性，测试了纳米改性混凝土的和易性、力学

4、性能、抗渗性以及抗盐冻性能等，并且利用SEM和EDS等手段对其改性机理进行了分析。试验采用先将纳米材料在减水剂溶液中超声分散后，再与干料一同拌合的方法制备混凝土。研究结果表明，当掺量不大于1.0%时，纳米材料的掺入对混凝土的和易性，特别是流动性无明显影响。四种纳米材料均可以提高混凝土的力学性能，且均呈现随着掺量的增加，混凝土的力学性能随之提高的趋势，当掺量达到1.0%时，四种纳米改性混凝土的抗压强度和抗折强度均提高10%以上。四种纳米材料中,纳米SiO2和纳米TiO2对混凝土力学性能的提升作用相对较强，而纳米Fe2O3对混凝土的力学性能的改善幅度最低。在NaC

5、l、CH3COOK和CaCl2三种盐环境下对纳米改性混凝土进行冻融循环测试。发现在三种盐冻环境下，纳米改性混凝土均基本呈现，随着掺量的增加，混凝土的质量损失率随之降低，相对动弹性模量随之升高的趋势，既纳米材料的掺量越大，混凝土的抗盐冻性能越好，1%为抗盐冻性能最佳掺量。对比四种纳米材料对混凝土抗盐冻性能的改善作用，纳米SiO2所起作用较为明显地高于其他三者，纳米TiO2次之，而剩余的纳米Al2O3和纳米Fe2O3两者中，纳米Al2O3的改善作用相对最弱。而利用电通量法测试纳米改性混凝土的抗渗性，也得到了与抗盐冻性能相似的结果。纳米改性混凝土的改性机理主要在于掺

6、入纳米材料后，提高了水化产物的数量和种类。水化产物数量的提升可以使混凝土更为致密。纳米SiO2、纳米Al2O3和纳米TiO2掺入后，出现的针状水化产物，可以以原生纳米纤维的形式起到阻碍混凝土内部微裂纹的发展，使混凝土增强增韧的作用。而掺入纳米Fe2O3后出现的球状水化产物，由于其排列紧密，同样起到了提升混凝土密实度的作用。这些纳米材料的掺入引起的水化过程的优化，最终使得混凝土在力学性能和耐久性方面得到了提升。关键词：混凝土；纳米改性；抗盐冻性能；改性机理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIthasbeenconsideredtobefeasi

7、bleandpromisingtomodifytheconcretebynanomaterialsinordertoimprovetheproperties,especiallythesaltscalingresistance,ofconcrete.Inthispaper,theconcretewithawater/cementratioof0.4wasmodifiedbynano-SiO2,nano-Al2O3,nano-Fe2O3,andnano-TiO2.Thedosageofthenanoparticleswas0.05,0.1,0.5,and1.0%

8、bymassofcement.Thew