纳米再生保温混凝土是一种新型资源节约型节能承重混凝土,以低碳节能、可持续发展为目的,将资源循环利用与建筑节能相结合,不仅实现了混凝土的循环利用,而且实现了保温与结构系统同寿命,降低了再生混凝土造价。纳米再生保温混凝土在赋予再生混凝土新功能,显著提高再生混凝土性价比的同时,突破再生混凝土的推广限制,为再生混凝土的可持续发展提供了一条新的出路。纳米再生保温混凝土具有很好的研究价值和广阔的市场前景。本文提出纳米再生保温混凝土的概念,将玻化微珠骨料、再生骨料、纳米矿粉共同应用于混凝土中,从系统科学的方法与原理出发,研究此绿色高性能混凝土的物理力学性能,揭示其力学性能、保温性能形成机理。本文通过一系列试验,确定了纳米再生保温混凝土的最优配方,以原材料对纳米再生保温混凝土性能的影响为主线,对纳米再生保温混凝土的力学性能、微观结构、热传导机理进行了研究,主要内容如下:一、纳米再生保温混凝土的配方优化研究。本文主要对三种纳米矿粉以及再生骨料掺量四种因素对混凝土力学、保温性能指标的影响进行了正交试验,根据方差分析、极差分析以及多重分析评价四种因素的影响。得出四个因素在本文研究水平范围内对混凝土 28天立方体抗压强度的影响程度为硅粉掺量>纳米二氧化硅掺量>再生骨料掺量>纳米碳酸钙掺量。但四个因素在本文研究水平范围内对导热系数的影响区别不大。综合考虑强度、导热系数指标以及资源利用率确定最优配合比。二、纳米再生保温混凝土的基本力学性能试验研究。进行了不同再生骨料替代率下混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度、抗折强度、弹性模量等试验研究,试验表明再生骨料掺量对纳米再生保温混凝土抗压强度影响不大。随着再生骨料替代率的增加,纳米再生保温混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量呈减小趋势。通过数据拟合建立了纳米再生保温混凝土立方体抗压强度与抗拉强度、弹性模量的关系。三、纳米再生保温混凝土的受压应力-应变全曲线研究。本文考虑再生骨料掺量对混凝土受压应力-应变曲线的影响,建立了纳米再生保温混凝土应力-应变曲线关系式。对比研究了五种再生骨料替代率(0%、30%、50%、70%、100%)对保温混凝土应力-应变曲线的影响。研究表明随着再生骨料替代率的增加,纳米再生保温混凝土极限应变有下降的趋势,εc,u/εc,r值随之减小,应力-应变曲线下降段渐陡峭,耗能能力减弱,脆性增大。混凝土强度等级相同,再生骨料替代率不大于70%时,纳米再生保温混凝土应力-应变曲线下降段比普通混凝土更为平缓,比普通混凝土有更好的耗能能力。同时发现纳米再生保温混凝土破裂面不仅发生在粗骨料和砂浆的界面、砂浆内部,而且部分再生粗骨料也发生破裂。四、纳米再生保温混凝土微观结构研究。本文运用扫描电镜、X射线衍射仪和压汞仪对五种不同再生骨料掺量纳米再生保温混凝土的水化产物形貌、水化产物含量和孔隙率进行了测试。通过扫描电镜研究发现天然骨料与水泥砂浆的界面过渡区中有大量氢氧化钙晶体聚集;新水泥砂浆与再生粗骨料旧水泥砂浆之间咬合较好,胶结性能良好;玻化微珠颗粒外壁与水泥砂浆有良好粘结,没有明显分界面,玻化微珠颗粒破损后,仍保持内部多个蜂窝状封闭孔的物理状态。通过X衍射试验表明掺加硅粉、纳米二氧化硅可强化再生粗骨料并改善再生粗骨料-水泥石之间新界面过渡区,提高混凝土的抗压强度;再生粗骨料在一定程度上影响了 C2S(C3S)的水化,C-S-H含量与立方体抗压强度表现出的规律相一致。压汞试验数据分析表明纳米再生保温混凝土具有明显的分形特征,可利用孔的分形维数表征孔隙分布的特征,大孔孔隙分形维数表征混凝土强度的变化,平均分形维数表征混凝土导热系数的变化。五、纳米再生保温混凝土热传导机理研究。本文采用理论计算与模拟相结合的方式,对纳米再生保温混凝土传热机理进行研究,建立了基于孔隙分形维数、玻化微珠颗粒固孔率的导热系数模型,并对模型准确性进行验证。本文的研究为纳米再生保温混凝土的破坏机理和结构非线性分析提供了研究基础和重要依据,为后续纳米再生保温混凝土各项性能的研究奠定了基础。