纳米玻化微珠保温承重混凝土微观解析.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 5 期 (总 第 2 9 5 期 ) N u mb e r 5 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RET I CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 5 0 1 3 纳米玻化微珠保温承重混凝土微观解析 孙亮 。李珠 ,武潮 ,王文婧 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院 土木系,山西 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要: 混凝土的宏观力学性能取决于其 内部微观结构 , 首先对
2、 四种不同纳米二氧化硅掺量的纳米玻化微珠保温承重混凝土宏 观力学性能进行了测定 , 试验结果表明: 纳米二氧化硅掺量为 l 的纳米玻化微珠保温承重混凝土的强度最高 , 然后通过扫描电 子显微镜对不 同纳米二氧化硅掺量下的纳米玻化微珠保温承重混凝土进行微观形貌的观察, 来解释其宏观力学性能; 同时为了 使试验完善 , 对玻化微珠的微观结构也进行观察, 得出玻化微珠是种独特的空腔结构。 关键词 : 纳米玻化微珠保温承重混凝土;微观结构;玻化微珠 ;二氧化硅 ;扫描电子显微镜 中图分类号: T U 5 2 8 O 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4
3、) 0 5 0 0 4 9 0 3 Re s e a r c h o f m i c r o s t r u c t u r e o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n b e a r i n g n a n o c on c r e t e S U NL i a n g , L I Z h u , wuC h a o , W A NG We n j i n g ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n dC i v i l E n g i n e e r i n g
4、T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 , C h i n a ) Abs t r a c t :Th e ma c r os c o pi c me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c on c r e t e de p e n d o n i t s i n t e r n a l mi c r o s t r u c t u r e I n t h i s p a p e r , we fir s t l y
5、t e s t t he ma c r os c o pi cme c ha ni c a l p r o pe rti e so f f o u rd i ffe r e n td o s a g eof nano me t e rma t e r i a l s o fg l a z e dh ol l o w be a di ns u l a t i o nb e a r i ngnan o c o n c r e t e, and t h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t , the s t r e n g t h o f the a d
6、mi x t u r e o f l n ano me t e r s i l i c a c o n c r e i s the h i 曲e s t T h e n w e o b s e r v e d the mi c r o s t r u c t u r e i ma g e t h r o u g h t h e s c a n n i n g e l e c tr o n mi c r o s c o p e a b o u t t h e d i f f e r e n t d o s a g e o f n an o me t e r s i l i c o n d i o
7、 x i d e o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s ul a t i o n be a r i n g n an o c o n c r e t e t o e x pl a i n the i r ma c r os c op i c me c h an i c a l pr o p e rti e s At the s a me t i me i n o r d e r t o ma ke the s t u d y p e rf e c t 。 the mi c r o s t r u c t u r eo f g l aze d h o
8、 l l o wb e a d i s a l s oo b s e r v e d, i t i s c o n c l u d e dt h a t g l aze dh o l l o wb e a di s ak i n d o f u n i q u e c a v i ty s t r u c t u r e Key w or ds : g l a z e d h o l l ow be a d i n s u l a t i o n b e a r i n g n a n o c o n c r e t e; mi c r o s t r u c t ur e; g l a z
9、e d h o l l o w b e a d; s i l i c o n d i ox i d e; s c a nn i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p e 0 引言 科技 的进步推 动着科学研 究方法 的 向前发展 , 以前 的人们只了解物质的宏观性能, 但是现代科学研究表明, 微观结构性 能是才是 现代 材料科学 的核 心 , 材料 的宏观 性能 , 归根到底是 由其 内部 的微观结 构决定 的。 此外 , 由 于纳米材料物理 、 化学性能优异 , 所 以在现代科技的发展 中同样 有着广 阔的应用 空间 , 其 实早在 2 0世纪 9 0 年
10、代 纳米材 料就 已经应用 到混凝土 中。 玻化微珠保 温承重 混 凝 土是太原理工 大学李珠教授通过 多年的努力 , 带领 自 己的学生悉心研发 出来的 , 抗压 强度可 以满 足现实使 用 需求, 而且其中最主要的是导热系数的下降。 先前研究表 明, 当混凝土中掺人纳米材料时 , 会使混凝土的强度提高。 本文对玻化微珠保温承重混凝土 中掺人纳米 二氧化 硅组 成 的纳米 玻化微珠保 温承重混凝土进行 了初探 , 设计 了 凝 土 , 测试其 抗压强度 。 同时利用 扫描 电子显微 镜 , 对 纳 米玻 化微珠保温承重混凝 土以及玻化微珠进行 了微观 观 察以及分析 。 1 试件制备 1 1
11、 试验原材料 以及 配合 比 本试验采用焦作千业水泥厂生产的袋装 P O 4 2 5 级 水泥 , 砂石就地取材 , 物理性能指标如表 1 、 2 , 玻化微珠取 自 河南信 阳某工厂 , 本试验所添加的纳米二氧化硅是采用 山西某厂家生产 的亲水型纳米二氧化硅 ( 主要的物理指标 如表 3 ) 。 外加剂采用 高效减水剂 , 混凝 土拌合水则采用试 验室所用的城市 自来水 。 试验 中 , 纳米二氧化硅 的含量 为四水 平 : 0 、 1 、 2 、 3 ; 这四个水平分别 是替代水泥的量 , 也就是纳米二氧化 硅代替水泥质量的 0 、 1 、 2 、 3 , 相对应的试验编号分别 四种不 同
12、纳米二氧化硅掺量的纳米玻化微珠保 温承重混 为 A, B, c, D 。 表 1 砂的物理指标 收稿 日期 :2 0 1 3 1 1 _ 0 6 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2碎石的物理指标 试验 的配合 比见表 4 。 表 4 试验所用配合比 1 2 试件制作 1 2 1 力学性能试件制作过程如下 ( 1 ) 预湿 , 将玻 化微珠 颗粒进行 静置 预湿 , 使 其 吸水 饱 和。 ( 2 ) 投料 , 将玻化微珠 、 水 泥、 砂 、 石子 、 外加剂 、 水投入 搅拌机内。 ( 3 ) 搅拌 , 搅拌时间为 4 mi n 。 ( 4 ) 成
13、型, 将新拌混凝土放入 1 5 0 m mx l 5 0 m m 1 5 0 r l l l n 模 具中 , 振动 台振动成型 ; 每组配合 比成型 6块 1 5 0 m n l x 1 5 0 m m 1 5 0 m n l 用作 7 、 2 8 d 立方体抗压 强度试 验 , 成型 3 块 1 0 0 m m 1 0 0 m m 1 0 0 m r l l 用作微观切片。 ( 5 ) 拆模养护 , 常温静置 2 4 h 后拆模 , 放人标准养护箱 内养护到所需龄期( 7 、 2 8 d ) , 养护条件为 : 养护箱 的温度控 制在( 2 0 + 2 ) ; 湿度控制在相对湿度为 9 5
14、 。 1 2 2 微观试样制作 试验样品的制备是将制备好的 1 0 0 r n r r 1 0 0 mm x l 0 0 i n T r l 试块大样使用 太原理 工大学 建材试 验室切 割机进 行粗切 以及细切 、 打磨 、 水洗等一 系列的处理得到微观试样 , 大小 为 2 0mm 2 0mm 5 mn l 。 由于 电子显微镜观察试样是利用 电子束 系统在试样 上发射 电子成像 的原 理 , 从而得到清晰 的图像 , 所 以为 了 避免 由于试样带 电性能差导致 图片成像不清晰 , 对玻化微 珠保温混凝 土微观试样进行镀膜处理 , 使用 的仪器是由北 京中科科仪技术发展有限公司生产的 S
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