如何制备纳米混凝土How

纳米混凝土及其应用Nano-concreteandItsApplications主讲教师：罗健林Lecturer:JianlinLUO时间：2013年07月Date:2013-07创新专题讨论课目录Contents什么是纳米混凝土What?一为什么要发展纳米混凝土Why?二纳米混凝土应用Application？四三如何制备纳米混凝土How？前景及思考Cost&Green？五1.1什么是纳米混凝土纳米材料(1-100nm)1/3纳米混凝土(掺/覆+性能改善ACI)1.2纳米材料分类及效应纳米材料分4类小尺寸效应量子效应界面效应表面效应纳米粉末纳米纤维纳米膜纳米块体尺寸≈光波/德布罗意波长及超导态相干长度，有4效应导电型纳米材料还具有宏观量子隧道效应1.现代混凝土除结构承重外，需发展单一或多重功能，如耐久、导电、导热、吸波、光催化2.1为什么要发展纳米混凝土——微/宏复合基础2.一些水泥水化产物如C-S-H凝胶等处于纳米尺度3.硬化结构中存在一些微/纳米级凝胶孔、毛细孔等缺陷，微观结构待进一步改善项目比表面积/(m2/g)平均粒径/nm普通水泥0.340000超细掺合料矿渣粉煤灰硅粉0.60.6201500015000180纳米矿粉CaCO3SiO220020水泥硬化浆体(水化产物)CSH凝胶Ca(OH)2钙矾石18010200006000x80002.2为什么要发展纳米混凝土——复合机理将纳米材料在力学/电学/光学/磁学等微观层面呈现出的新奇特性转移到混凝土宏观层面上纳米材料宏观水泥/混凝土纳米混凝土3.1如何制备纳米混凝土—整体思路悬键多、比表面积大相互间范德华力大纳米混凝土纳米材料易团聚/缠绕第二相在基体中的分散均匀性决定复合材料整体性能水泥混凝土基体纳米材料在水性体系中充分分散3.2如何制备纳米混凝土—纳米材料常用分散方法机械剪切超声波处理强氧化剂+酰胺接枝共价修饰SAA非共价吸附分散紫外光/电晕处理3.3如何制备纳米混凝土—具体制备存在的问题QT3：如何制备W/B小的高强纳米混凝土？QT1：如何保障在水中分散好的纳米材料掺入水泥混凝土基体中继续分散良好？QT2：如何保障纳米材料在纳米混凝土浆体凝结硬化过程中不发生继续相互团聚？4.1纳米混凝土应用——微观结构改善Plain掺5%SiO2掺3%Fe2O3掺10%Fe2O3纳米成核，使针刺状AFt、层状CH少掺5%NCB掺0.05%CNTPlainFC纳米成核，使大孔减少，泡孔径均匀4.2纳米混凝土应用——力学强度4.3纳米混凝土应用——断裂韧性试件编号弯曲强度σs/MPa峰值荷载Pmax/kN缝深度a/mm初始缝高比a/Wf(a/W)函数值断裂韧度KIC/(MPa.m1/2)KIC提高幅度/%RPC01.340.0313618.6650.46663.75720.1178-RNd11.980.0492818.1350.45343.56560.175749.15RNd22.420.0581018.2750.45693.61540.210178.35RNd53.380.0688919.6150.49044.12210.2840141.09RN13.660.0813219.2700.48183.98640.3242175.21RN22.750.0607619.3300.48334.00970.2436106.79RANd53.340.0729319.3750.48444.02730.2937149.32RNd1Fd51.710.0417718.3550.45893.64410.152229.20RNd1Cd52.600.0601718.9550.47393.86570.232697.45测试试件夹式引伸计支辊压头滚轴掺0.1%CNT4.4纳米混凝土应用——阻尼减振ItemNo.f1(Hz)ξcΔξ(%)DMp0780.0±8.000.0211±9.4326E-4-DMd1809.3±2.310.0234±7.0946E-410.90DMd2825.3±6.110.0250±6.2450E-418.48DMd5844.7±7.020.0291±6.6583E-437.91DM1860.0±4.000.0305±6.1101E-444.55DM2882.7±6.110.0334±6.5574E-458.29掺0.1%CNT0.05%CNT放大剖面图CNT/FC+60.8%4.5纳米混凝土应用——光催化性能含50g/m2纳米TiO2Plainλ=284nm紫外光，甲基橙：2.5mg/L，Ag+:5%,pH=61配溶胶2制备3实验4.6纳米混凝土应用——CCN压阻智能CCN传感器掺5%CB+应变片加卸载4.6纳米混凝土应用——CNTC压阻智能电子隧穿机理DC测压阻曲线AC测压阻曲线CNTRC传感器4.7纳米混凝土应用——PZT/CNTRC压电智能压电应变常数d33、压电电压常数g330.3%CNT5.前景与思考SK1：纳米混凝土能否大规模使用？SK2：纳米混凝土成本问题？SK3：纳米混凝土的环保问题？