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纳米氧化铝在混凝土中的作用
- 2022-11-14-

        水泥混凝土自问世以来,一直是建筑工程中的重要结构材料之一,并得到了广泛的应用。随着混凝土结构的规模和使用范围的不断扩大,其使用环境和荷载越来越复杂。因此,为了确保混凝土结构的安全性和可靠性,有必要进一步修改混凝土的性能,以满足各种条件下的使用要求。

        以纳米材料为代表的超细粉体是一种用于水泥基材料复合改性的新型材料。在混凝土基体中加入纳米材料可以有效地改善混凝土的力学性能和变形性能。目前,纳米混凝土的研究已经取得了许多成果,纳米材料主要是纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米氧化铝。纳米二氧化硅(VK-SP30)和纳米碳酸钙(VK-Ca01)主要研究纳米混凝土的工作性和准静态力学性能。然而,许多混凝土结构在使用过程中不可避免地会面临冲击、高温和爆炸等极端外部荷载的威胁,因此纳米氧化铝(VK-L20Y)在混凝土中发挥着重要作用。


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        纳米氧化铝是一种新型的纳米材料,具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧穿效应。其光学、热、电、磁、机械和化学性能优势。添加纳米氧化铝(VK-L20Y)与水泥具有天然的相容性,纳米氧化铝(V K-L20Y)具有极高的强度和良好的韧性。其产品在水泥水化反应中具有很高的活性,可以有效地提高混凝土的性能。

        混凝土损伤的本质是内部裂缝的萌生、扩展和渗透,最终导致混凝土的实际损伤。纳米氧化铝的加入改善了混凝土的内部结构并减少了初始裂缝。

        一些实验表明,纳米氧化铝在混凝土中均匀分散,并从微观层面改变了混凝土内部,从而影响了宏观力学性能。

        素混凝土内水泥浆的微观外观粗糙,可见大量空隙。大连柱状晶体交叉成网状,其间散布大量颗粒状和簇状晶体,微裂纹明显发育;在图6c中,大量针状晶体散布在柱状晶体网络中,微裂纹分布广泛;在图6d中,存在明显的薄弱区域、大孔隙缺陷和阴影。大量针状、粒状和团聚晶体散布在柱状晶体网络中。此外,大量有缺陷的孔隙和微裂纹的显著发展对水泥浆的性能产生了非常不利的影响,从而影响了混凝土强度的形成,导致宏观裂纹的发展,并对混凝土造成内部损伤。

        在相同倍数下,纳米氧化铝混凝土的外观比普通混凝土更均匀,孔隙阴影更少,没有明显的薄弱区域和网状或柱状晶体截面,没有针状有害晶体和大量簇状晶体。在高倍扫描电子显微镜下,可以看到突出的圆形颗粒状晶体,它们与基体没有明显分离,杂质晶体很少,截面均匀,微观形貌致密。突出的颗粒状晶体增加了反应的接触面积和接触摩擦力,这在一定程度上防止了结构被破坏时在结构内部的相对滑动。同时,纳米氧化铝(VK-L20Y)的比表面积大,具有较强的吸附能力和催化活性。水泥水化过程中产生的氢氧化钙可以在纳米氧化铝(VK-L20Y)表面形成铝酸钙水合物,容易与水泥的总水化产物结合。在这个过程中,大量有害的六角形片状氢氧化钙晶体被反应消耗。此外,纳米氧化铝(VK-L20Y)分散在水泥基复合材料中,并填充在水泥浆的微孔中。在水泥硬化浆体原有网状结构的基础上,结合了更多的纳米级水化产物,形成新的致密网络结构,细化了界面过渡区的有害氢氧化钙晶体,提高了混凝土微界面过渡薄弱区氢氧化钙晶体的富集和定向排列性能,增加界面薄弱区的水化产物含量,优化基体界面性能,提高水泥硬化浆体的密实度,从而提高强度和韧性

        

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