纳米碳纤维高强混凝土抗腐蚀性能试验研究

摘要

人们对结构材料的要求伴随着混凝土工程各方面的发展因素和混凝土材料界的迅速扩大在不断地提高，而纳米技术因为在混凝土行业中的广泛应用，已经打破了传统混凝土的局限，很大程度地增大了其应用范围，给混凝土材料带来了崭新的生命力。
　　本文针对水工混凝土建筑物内部或外表面存在潜在和已经引发的Cl-1侵蚀及开裂影响混凝土服役寿命和耐久性的问题，通过将纳米碳纤维（Carbonnanofibers，简称CNFs）与粉煤灰相融合加入到高强混凝土中的方式对混凝土进行改性，提高混凝土的耐久性。通过对比试验，研究了将纳米碳纤维掺入到高强混凝土中时，对其运行的力学性能、抗氯离子侵蚀性能以及抗收缩性能等所产生的作用，并探讨了其作用机理。为今后纳米碳纤维在混凝土工程中的应用提供相关借鉴及理论依据。
　　主要研究工作和获得的研究结果如下:
　　(1)通过正交试验，优选出了纳米碳纤维混凝土的最优配比为A1B3C3D2，即水胶比0.3，粉煤灰掺量20％，砂率40％，纳米碳纤维掺量0.16％。
　　(2)确定了水胶比、纳米碳纤维掺量等各个因素对纳米碳纤维高强混凝土28d抗压强度影响的显著性大小依次是:A（水胶比）＞D（纳米碳纤维）＞B（粉煤灰）＞C（砂率）;对28d劈裂抗拉强度影响的显著性大小依次是:A＞D＞C＞B;对28d拉压比影响的显著性顺序是:B＞A＞D＞C。
　　(3)通过对混凝土进行抗氯离子渗透试验，表明纳米碳纤维高强混凝土在6h内通过的电通量比基准组的减少了39.17％，氯离子渗透性极低，合理掺量且分散良好的纳米碳纤维与粉煤灰复掺能够进行优化并显著提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能。
　　(4)纳米碳纤维混凝土早期干缩值是最小的。90d时，最优组的收缩率较无纤维组及基准组分别降低了25.1％和41.8％。纳米碳纤维及矿物细掺料的加入对于减小混凝土的干缩值是很有益的，尤其是纳米碳纤维掺入以后，对于混凝土早期的干缩值的降低效果极为突出。
　　(5)抗冲耐磨试验表明:最优组的磨损率均小于同期的对比试验组，其磨损率较基准组降低52.7％，较无纤维组，磨损率降低25.2％。可知采用掺量合理并且具有很好的分散性的纳米碳纤维对高强混凝土抗冲耐磨性能的改善作用显著，效应较大。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 研究背景

1．3 研究意义

1．4 纳米材料简介

1．5 纳米碳纤维的基本概况

1．6 国内外研究现状

1．7 本文研究目标、研究内容和研究思路

第二章 混凝土试验原材料选择及试验设计

2．1 混凝土试验原材料

2．2 纳米碳纤维高强混凝土的配合比设计与正交试验设计

2．3 纳米碳纤维高强混凝土物理力学性能试验

第三章 纳米碳纤维高强混凝土正交试验的结果与分析

3．1 正交试验方案

3．2 正交试验结果

3．3 混凝土28d抗压强度的极差与方差分析

3．4 混凝土28d劈裂抗拉强度极差与方差分析

3．5 混凝土28d拉压比极差与方差分析

3．6 正交试验的最优配合比优选(综合平衡法)

第四章 正交试验优选组试验研究与对比分析

4．1 优选组配合比的确定

4．2 优选组对比试验研究

4．3 机理分析

第五章 纳米碳纤维高强混凝土抗腐蚀性能试验

5．1 氯离子对混凝土的影响

5．2 氯离子渗透性能试验方法

5．3 混凝土抗腐蚀性能试验的设计

5．4 试验结果与分析

5．5 机理分析

第六章 纳米碳纤维高强混凝土的收缩试验

6．1 混凝土干缩机理

6．2 影响混凝土干缩的因素

6．3 混凝土收缩试验的方法

6．4 试验结果与分析

6．5 机理分析

第七章 纳米碳纤维高强混凝土抗冲耐磨试验

7．1 混凝土抗冲耐磨的破坏机理分析

7．2 悬移质的冲磨破坏机理

7．3 推移质的冲磨破坏机理

7．4 混凝土抗冲耐磨性能的影响因素

7．5 混凝土抗冲磨试验方法

7．6 混凝土抗冲耐磨试验的设计

7．7 试验设备

7．8 试验结果与分析

7．9 机理分析

第八章 主要结论与展望

8．1 主要研究结论

8．2 本文主要创新点

8．3 本研究存在的问题及展望

参考文献

致谢

个人简历