纳米炭黑对水泥基材料性能的影响开题报告

全文总字数：4813字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着沿海地区的开发开放，海洋在我国经济发展中起到了举足轻重的作用。海洋经济的发展为我国经济的快速腾飞奠定了基础，海洋经济已成为我国经济发展新的增长点。为此，我国就围绕着海洋开发建设了大批的混凝土基础设施，包括：港口、跨海桥梁、沿海靠泊或停泊设施和海上钻井平台等。众所周知，海洋服役环境是混凝土工程众多使用环境中最为严酷、最为恶劣的服役环境之一，其中造成混凝土结构破坏的主要因素有：碳化作用、冻融循环作用、溶蚀作用、钢筋的锈蚀作用、盐类侵蚀作用、酸碱的侵蚀作用、碱-骨反应和冲击磨损及机械破坏作用等。为此，对混凝土材料提出了：高强、高耐久性、高流动性以及体积稳定性同时特别是朝着智能、多功能化的方向发展。

纳米材料是指颗粒尺寸在1~100 纳米量级的微观材料，其颗粒尺寸大于原子簇粒子却小于微粉粒子。纳米材料由于具有表面效应、量子粒化效应、小尺寸效应和宏观隧道效应，还具有一系列光、电、磁、力等方面的优异特性，因而能够在结构或功能上赋予其所添加体系许多不同于传统材料的性能。某些纳米材料加入到混凝土中可以改善混凝土的性能，从而可以适应某些特殊建筑的需要，因此纳米材料在混凝土中的应用成为当前混凝土行业中的一个研究热点。

混凝土的纳米科学和纳米工程，有时统称为纳米修正技术，已普遍用来描述纳米技术在混凝土研究中的两大主要应用。纳米科学主要用于对水泥基材料纳米级和微米级结构的测量与描述，以便更好地了解这些结构对混凝土宏观性质及性能的影响。纳米工程主要围绕如何人为控制混凝土纳米级结构的方法，以此发展出一种新型的、“量身打造”的具有更好的力学性能和耐久性的水泥基复合材料。这种材料的主要功能特性包括：低电阻率，自我感应能力，自我清洁能力，自我加热能力，高延性，对裂缝的自我控制能力等。可以使用纳米级物体(如纳米微粒和纳米管)来对混凝土进行纳米改造，控制其材料行为并赋予它新的功能。也可以将纳米微粒“嫁接”到水泥分子、水泥晶体、集料或添加剂上，使其表面功能化，来改善特定的界面之间的相互作用。目前纳米材料在水泥混凝土中的研究应用状况主要包括:水泥水化的纳米级描述、纳米颗粒改性水泥、纳米技术在高性能、高耐久性混凝土中的应用、含特殊纳米材料功能性混凝土等。

2. 研究的基本内容与方案

研究目标

随着我国对结构工程要求的不断提高，具有高强度、高耐久性及高流动性等优异的性能的智能、多功能化的混凝土材料具有广阔的应用前景，但是目前其并没有得到大范围的推广，究其原因有两方面。一方面是其基础研究不足，从其定义到技术指标在国际上均没有统一公认的概念。另一方面是其与普通混凝土材料相比需要掺入一些导电材料，成本不可避免地也随之提高，制约了其在工程中的应用。针对这两个问题，我们应探索出一种简单有效的路径制备出性能优异的智能混凝土材料，同时对导电材料进行优化利用，降低体系中的水泥掺量从而降低成本。

基本内容

(1)通过电化学阻抗法探讨不同掺量的纳米炭黑对水泥及含有矿物掺合料情况下对24h电阻抗变化。

(2)探讨不同掺量的纳米炭黑对水泥及含有矿物掺合料情况下对流变性以及触变性能的影响。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文文献的翻译。明确实验研究内容，了解实验研究所需的原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4-12周：按照实验设计方案，完成大部分试验和检测工作；

第12-14周：总结实验数据，调整完善部分试验，优化结果，完成并修改毕业论文，准备答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 付天波.海洋环境下高性能混凝土耐久性试验研究[j].交通世界,2019(35):23-24.

[2] 劳有盛,张磊,王雪平,杨久俊,余海燕.纳米颗粒对水泥基材料性能影响的研究进展[j].材料导报,2014,28(03):93-96.

[3] jenningsh m, bullard j w, thomas j j, et al. characterization and modeling of pores andsurfaces in cement paste[j]. journal of advanced concrete technology, 2008,6(1): 5-29.