纳米CaCO3增强混凝土抗压强度分析及细观数值模拟研究
2021-04-25刁目爽孙新建未程鹏赵亚伟
青海大学学报 2021年2期
刁目爽,孙新建,未程鹏,赵亚伟
(青海大学水利电力学院,青海 西宁 810016)
混凝土是用量最大、用途最广的建筑材料,具有成本低廉、可塑性好、强度高以及耐久性好等优点,但混凝土具有抗拉强度低、体积不稳定、结构易收缩开裂等缺陷,对工程的应用造成损害。因此,迫切需要采取有效措施来提高混凝土的力学性能和稳定性,相关研究表明,纳米材料可以利用自身尺度上的优势均匀地分散于基体及界面结构中,同时具有量子效应、表面及界面效应等特性[1-2]。纳米材料自问世以来便得到广泛关注并迅速发展,被誉为“21世纪最有前途的材料”[3]。
一些学者将纳米材料掺入到水泥基复合材料中来改善其性能,Shaikh等[4]的研究结果表明,掺入纳米CaCO3可使混凝土的微观结构更加致密,且增加了水化反应速率,使其水化产物增多,有助于改善混凝土的早期抗压强度和耐久性。魏荟荟[5]探讨了纳米CaCO3改性水泥基复合材料的作用机理,其晶核作用和填充作用改善了水泥基复合材料的抗折强度及抗压强度,这与钱匡亮等[6]的研究结果相似。另外,由于纳米CaCO3制备简易,价格低廉,因此在工程应用中更为广泛。目前对纳米CaCO3增强混凝土的研究正在逐步发展,但依然缺乏关于其增强机理的系统性分析,本文对不同纳米CaCO3掺量和不同龄期的混凝土进行力学性能试验,并结合SEM技术从微观结构角度分析纳米CaCO3对混凝土的增强机理。
虽然利用力学性能试验测试方法是大型结构工程不可或缺的一种重要手段,但通过试验只能在宏观层次观测混凝土的力学性能,而混凝土是由骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)所组成的多相复合材料,其破坏过程与力学性能较复杂[7]。……
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