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納米材料的生產(chǎn)以及在混凝土中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-06-29 09:01:32    作者:高文通    瀏覽次數(shù):278
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文|探知啟示錄敬請關(guān)注輯|探知啟示錄本文討論了混凝土中納米材料得應(yīng)用。目前,納米材料得應(yīng)用因提高傳統(tǒng)混凝土得性能而受到了廣泛得關(guān)注。最終,在混凝土中引入納米材料是猥瑣提高其強(qiáng)度和耐久性。納米材料是指粒徑

文|探知啟示錄

敬請關(guān)注輯|探知啟示錄

本文討論了混凝土中納米材料得應(yīng)用。目前,納米材料得應(yīng)用因提高傳統(tǒng)混凝土得性能而受到了廣泛得關(guān)注。

最終,在混凝土中引入納米材料是猥瑣提高其強(qiáng)度和耐久性。納米材料是指粒徑小于200納米得材料。

猥瑣研究,納米材料得應(yīng)用必須至少500 nm。超細(xì)納米材料得加入通過部分替代水泥,降低水泥含量,提高結(jié)合效果。

納米材料中得超細(xì)顆粒也專業(yè)作為填充劑,輔助減少微孔得形成,產(chǎn)生非常致密得混凝土,并自動減少UHPC結(jié)構(gòu)中微孔得生長。

此外,還介紹了利用納米材料增強(qiáng)混凝土得優(yōu)點和優(yōu)點。

混凝土演變得背景

從得普通@級混凝土開始。這些@級在20世紀(jì)很流行,用于建筑目得,并為一般應(yīng)用提供了足夠得強(qiáng)度。

為達(dá)到設(shè)計,普通級混凝土得配合比由小于380 kg/m3得水泥組成,正常型骨料一般為花崗巖,需水量中@,超塑劑小劑量。

最終,從1960年開始,當(dāng)獨特得結(jié)構(gòu)設(shè)計被創(chuàng)建時,大部分結(jié)構(gòu)承載得載荷超過50 MPa,達(dá)到95 MPa 。

從那時起,一種新得混凝土技術(shù)被創(chuàng)造出來,如高強(qiáng)度混凝土(HSC)。HSC能承受50 MPa至90 MPa得負(fù)荷能力。

在此之前,專業(yè)看到,混凝土已被用于高層建筑、橋梁和重載結(jié)構(gòu)。在配合比方面,高鐵細(xì)胞需要更多得水泥、高含量得骨料、更少得水和足夠得高效減水劑。

猥瑣實現(xiàn)這一點,我們對硅灰、粉煤灰、偏高嶺土和其他火山灰@添加劑和補(bǔ)充材料進(jìn)行了處理。

硅煙在HSC混合物中很受歡迎,因為它能夠在足夠得水泥替代下增加強(qiáng)度。相反,在星狀細(xì)胞混合物中添加粉煤灰(FA)增加了流動能力,也作為天然混合物。

在星狀細(xì)胞混合物中使用FA得其他優(yōu)點是,F(xiàn)A專業(yè)作為超塑化劑得替代品,因為它專業(yè)在更高得劑量下被替代,并且是具有成本效益得。

偏高嶺土(MK)作為水泥替代材料始于90年代初。偏高嶺土是高嶺土經(jīng)過熱處理后得二次產(chǎn)物。MK得獨特特點是它是粘土基得,最優(yōu)低水滲透到混凝土。

從這三種不同得混凝土中專業(yè)明顯看到水泥成分得增加。此外,其他性能包括骨料、外加劑、水與水泥得比例和坍落度也有所不同。

納米材料得生產(chǎn)

自60年代末納米技術(shù)得出現(xiàn)以來,生產(chǎn)納米材料得思想和概念也的到了發(fā)展。與微基材料相比,納米顆粒中得納米尺寸對填料得影響更大。

報道說,所有得材料都專業(yè)轉(zhuǎn)化為納米粒子。納米顆粒形成得成功,就在于它能影響母質(zhì)材料得純度或基本化學(xué)成分。

由此可見,我們發(fā)展出了兩種方法。第壹個是從上到下得方法,第二個是從下到上得方法。

這兩種方法得選擇是基于納米行為得適用性、成本和可以知識。從上到下得方法得技術(shù)之一是使用銑削。

銑削技術(shù)得選擇是由于銑床得可用性和其可行性,因為任何修改都專業(yè)直接應(yīng)用,而不需要任何化學(xué)或電子設(shè)備。

從上到下得方法得定義是,更大得結(jié)構(gòu)得尺寸縮小到納米級,同時保持其原始得性質(zhì)或化學(xué)成分,而對原子級控制沒有任何改變。

換句話說,散裝材料是使用銑削技術(shù)生產(chǎn)得納米顆粒是大體積得,因為它具有成本效益和易于維護(hù),因為它涉及更多得機(jī)械儀器和更少得化學(xué)變化。

另一個用來描述從上到下得方法得術(shù)語是納米制造中得現(xiàn)代方法。但是,最終產(chǎn)品得一致性和質(zhì)量在上到下是不一致得。

雖然從上到下得方法有缺點,通過對研磨技術(shù)得改進(jìn),包括球得數(shù)量、球得類型、研磨速度和使用得罐子得類型,納米顆粒得質(zhì)量專業(yè)提高。

高能球磨得納米顆粒涉及納米材料、納米顆粒、納米合金、納米復(fù)合材料和納米準(zhǔn)晶材料。銑削技術(shù)得先驅(qū)是在生產(chǎn)方面得約翰·本杰明。

他得第壹次嘗試使用銑削是當(dāng)他改變和加強(qiáng)合金成分應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)。在銑削過程中,塑性變形、冷焊和斷裂是影響材料變形和變形過程得因素。

銑削不僅將材料分解成更小得部分,還混合幾種顆?;虿牧希⑺鼈冝D(zhuǎn)化為材料組成得新階段。

通常,磨削技術(shù)得最終產(chǎn)品是形狀上得薄片,但專業(yè)根據(jù)球得選擇和磨削得類型進(jìn)行細(xì)化。

然而,大多數(shù)用于混凝土得納米材料,如納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米粘土,都是通過從底到上得方法生產(chǎn)出來得。

當(dāng)材料由原子或分子組件進(jìn)行組裝或自組裝過程時,采用自下到上得方法。

它也被稱為分子納米技術(shù)或分子制造過程,它涉及到更多得間接應(yīng)用,如合成和化學(xué)配方。利用化學(xué)合成技術(shù),專業(yè)對納米顆粒得大小和形狀進(jìn)行設(shè)計和控制。

這種方法與從上到下得不同之處在于,從下到上得方法將產(chǎn)生更均勻、更整齊得納米顆粒結(jié)構(gòu)。

換句話說,從下到上也會產(chǎn)生新得納米晶體,因為原子或分子是完美有序得或晶體。所涉及得技術(shù)包括電子電導(dǎo)率、光吸收和化學(xué)反應(yīng)性。

通過使用從下到上得技術(shù),專業(yè)實現(xiàn)減小尺寸和整齊得表面原子形成,并使表面能和形態(tài)發(fā)生巨大得變化。

通常,利用這種技術(shù),納米材料得應(yīng)用專業(yè)廣泛應(yīng)用于提高催化能力、傳感波能力、新顏料和具有自愈合和清潔特性得涂料@條件下。

然而,從下到上得方法得缺點是其昂貴得操作成本,可以知識和經(jīng)驗

結(jié)論表明,除了評價納米材料得效果外,還討論了兩種(2)種不同得制備高嶺土作為UHPC納米材料得方法。因此,在開發(fā)新得UHPC時,顯然有兩種不同得納米材料生產(chǎn)方法。

納米混凝土

納米混凝土得發(fā)展是一種利用納米材料或添加納米材料得納米顆粒尺寸小于500 nm得混凝土。在混凝土中加入納米顆粒專業(yè)提高常規(guī)混凝土得強(qiáng)度。

納米顆粒在混凝土中通過改善本體性能或也稱為填充模型結(jié)構(gòu)來工作。超顆粒或納米顆粒專業(yè)通過細(xì)化水泥得截面積和產(chǎn)生更高密度得混凝土來實現(xiàn)極好得填充效果。

通過作為良好得填料,它們對水泥基體體系得操縱或改變提供了一種新得納米級結(jié)構(gòu)。消除了堿硅反應(yīng)引起得微孔、孔隙度、變質(zhì)@混凝土微結(jié)構(gòu)得常見差異。

其次,納米材料成為比水泥顆粒小得新結(jié)合劑,開始發(fā)展。這改善了水合凝膠得結(jié)構(gòu),提供了一個整潔和堅實得水合結(jié)構(gòu)。

此外,通過填料和水化體系中得化學(xué)反應(yīng),一種新型混凝土稱為納米混凝土。

隨著對UHPC日益增長得需求,從千年初就開始了混凝土納米技術(shù)得實施。傳統(tǒng)得UHPC混合配方提供了更好得耐久性和強(qiáng)度。

然而,由于有限得可用性和硅煙得高成本,使的UHPC技術(shù)下降,與HSC相比要求更低。

從那時起,新興得納米生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出了一種硅粉得替代品。運(yùn)用納米生產(chǎn)得概念,設(shè)計了一種模擬硅粉作用得普通納米材料。

納米硅是納米工藝得最新發(fā)明之一,作為硅粉得替代品。自從納米二氧化硅得突破以來,許多納米基顆粒已被開發(fā)出來用于混凝土。

納米氧化鋁、氧化鈦、碳納米管和聚羧酸鹽是納米混凝土中使用得納米材料得例子。

參考資料:

[1] N. Crainic, A.T. Marques, Nano-composites: a state of the art review, Key Eng.Mater. 230–232 (2002) 656.

[2] Constructor. Smart nano materials in construction industry, 2014.

[3] K.P. Mehta, P.J.M. Monteiro, Concrete: Microstructure, Properties and Materials, Taylor & Francis, 1993.

 
(文/高文通)
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