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文檔簡介
1、已有研究證實納米二氧化鈦(Nano-Titanium Oxide,NT)不僅能賦予水泥基材料光催化性、自清潔性等特殊功能,還能有效提高其強度、韌性、抗疲勞和蠕變性等力學性能以及電學性能;活性粉末混凝土(Reacive Powder Concrete,RPC)具有較高的強度與韌性,是二十世紀90年代新型建筑材料領(lǐng)域重要成果之一??紤]到NT自身的功能性和對水泥基材料的改善作用,本論文通過內(nèi)摻法將不同晶相、不同粒徑NT代替水泥質(zhì)量摻入RPC中
2、,以期望得到具有更優(yōu)力學性能和電學性能的NT復合RPC材料。主要在研究兩種粒徑(10nm和15nm)的銳鈦相NT、三種粒徑(50nm、500nm和1500nm)的金紅石相NT以及兩種特殊NT(包硅和混晶)復合RPC的力學性能、電學性能和微觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上探究NT組成和尺寸對RPC性能影響規(guī)律及機理,具體如下:
(1)針對NT在水泥基復合材料中較難均勻分散,以及現(xiàn)有研究大多圍繞NT對水泥凈漿和普通水泥砂漿性能的影響研究而對高性能混
3、凝土性能影響研究相對較少的現(xiàn)狀,采用機械攪拌以及復合超塑化劑的方法對NT在RPC漿體中進行分散,同時通過改變超塑化劑的摻量調(diào)節(jié)不同NT摻量下RPC的工作性,制備出具有良好工作性和性能穩(wěn)定的NT復合RPC材料。
(2)測試了摻有10nm和15nm兩種粒徑的銳鈦相NT復合RPC的力學性能和電學性能,通過掃描電鏡觀察了NT復合RPC的微觀結(jié)構(gòu),進而分析了NT對RPC性能的影響機理。研究結(jié)果表明,由于成核率的不同導致不同粒徑的銳鈦相N
4、T對RPC性能的改善程度不同。二者都能提高RPC后期抗壓強度和劈裂抗拉強度,其中10nm銳鈦相NT改善效果更佳;二者都能降低RPC電阻率,其中15nm銳鈦相NT具有較好的復合效果;二者對RPC后期抗折強度都有一定削弱作用,這是由于NT粒子具有高比表面積會吸附水而導致水泥后期水化不完全。
(3)制備了摻有50nm、500nm和1500nm三種粒徑的金紅石相NT復合RPC材料,測試了其抗折強度、抗壓強度和劈裂抗拉強度以及電阻率,并
5、結(jié)合掃描電鏡分析探討了NT對RPC性能的影響機制。研究結(jié)果表明,由于金紅石相NT的晶格結(jié)構(gòu)致密,因而比銳鈦相NT更加穩(wěn)定,加之粒徑相對較大,充分發(fā)揮填充效應,所以金紅石相NT對RPC整體性能改善效果比銳鈦相NT好,同時不同粒徑的金紅石相NT對RPC改善效果不同。三者均能提高其后期抗壓強度和劈裂抗抗拉強度,其中500nm金紅石相NT的復合效果最優(yōu);對于后期抗折強度,NT粒徑越大復合效果越好,50nm的金紅石相NT甚至使RPC的強度降低;不
6、同粒徑的金紅石相NT均能減小RPC的電阻率,其中500nm的復合效果最佳。
(4)除銳鈦相和金紅石相的NT,還選取了兩種特殊的NT:金紅石相表面硅處理的NT(包硅NT)以及銳鈦相和金紅石相混合的NT(混晶NT)復合RPC材料,并通過抗折強度、抗壓強度和電阻測試以及掃描電鏡觀察等手段研究這兩種NT對RPC材料性能的影響規(guī)律及內(nèi)在機理。研究結(jié)果表明,與本論文中采用的所有NT相比,包硅NT對RPC強度的改善效果最佳,這是由于包硅NT
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