纳米改性混凝土路面材料设计、性能及作用机理研究

摘要

相比于沥青混凝土路面，水泥混凝土路面承载能力更强，使用寿命更长，价格更便宜，具有难以替代的优势，因此在中国已建成的高等级路面中占有很大比例。
　　纳米材料颗粒尺寸小，比表面积非常大，具有很高的表面化学能和填充效应，在混凝土中应用有很大的潜力。粉煤灰是一种工业废弃物，适量的添加到混凝土中不仅可以减少高耗能的水泥用量还能改善拌合物的和易性，提高硬化水泥浆体的强度。
　　本文将纳米SiO2、纳米SiC两种纳米材料和粉煤灰添加到普通水泥混凝土中制备了纳米改性混凝土。首先研究了粉煤灰掺量对水泥混凝土工作性及力学性能的影响，确定了路面水泥混凝土的最佳粉煤灰掺量，在粉煤灰混凝土配合比的基础上，确定了纳米改性混凝土的配合比。其次，通过水泥砂浆试验分别研究了纳米材料种类、掺量及互掺比例对硬化水泥浆体抗折强度、抗压强度的影响规律，并通过扫描电镜试验观察了纳米改性后水泥砂浆浆骨界面区的微观形态，将其与普通砂浆的微观形态进行对比，分析了纳米材料对水泥浆体力学性能的改善机理。结果表明，在混凝土中添加适量的纳米材料可以提高其抗压强度和抗折强度，纳米SiO2的最佳掺量为2％，纳米SiC的最佳掺量为3％。主要原因是纳米材料能够改变凝胶颗粒的分布形态，填充微小孔隙，使混凝土更密实。最后，通过试验对纳米改性混凝土的耐磨性、干缩性、抗碳化性等耐久性进行了研究并分析了作用机理。结果表明，第一，在混凝土中添加纳米材料能明显提高混凝土耐磨性，掺3％纳米SiC的混凝土磨损量比普通混凝土减小了68.75％。第二，加入纳米材料会增大混凝土的干缩率。第三，掺加纳米材料的混凝土碳化性能得以提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 路面水泥混凝土性能存在的不足及研究现状

1．3 纳米材料的简介及在路面工程中的应用现状

1．4 本文主要研究内容及技术路线

第二章 纳米改性混凝土路面的配合比设计及力学性能

2．2 原材料

2．3 水泥混凝土路面材料的配合比设计

2．4 纳米材料掺量对水泥砂浆力学性能的影响

2．5 路面纳米改性混凝土的力学性能

2．6 本章小结

第三章 纳米改性混凝土路面的耐磨性能

3．1 引言

3．2 路面混凝土耐磨性的影响因素

3．3 路面混凝土耐磨性试验方法

3．4 耐磨试验结果与分析

3．5 本章小结

第四章 纳米改性混凝土路面的干缩性能

4．1 引言

4．2 路面水泥混凝土干缩性能的影响因素

4．3 干缩性能试验方法

4．4 干缩试验结果与分析

4．5 本章小结

第五章 纳米改性混凝土路面的抗碳化性能

5．1 引言

5．2 路面混凝土碳化的影响因素

5．3 路面水泥混凝土的碳化性能试验方法

5．4 路面混凝土的碳化试验结果及分析

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录