纳米氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的微观结构及作用机理.pdf

《纳米氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的微观结构及作用机理.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、04o84助材料2O14年第4期(45)卷文章编号：1001—9731(2014)04—04O84—06纳米氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的微观结构及作用机理吕生华，刘晶晶，邱超超，马宇娟，周庆芳(陕西科技大学资源与环境学院，西安710021)摘要：通过氧化反应和超声波分散作用制备了不2实验同含氧量氧化石墨烯(GO)纳米分散液，研究了Go氧含量、用量和水化时间对水泥基复合材料微观结构和2．1材料、试剂与仪器力学性能的影响。研究结果表明GO能够调控水泥水石墨(含C量99．99)，天津市盛淼精细化工有化产物的形状，促使

2、水泥水化反应形成规整的花状晶限公司。98浓硫酸、高锰酸钾、硝酸钠、309／6双氧水，体，使得水泥基复合材料的强度特别是拉伸强度和抗AR，天津市富宇精细化工有限公司。聚羧酸系减水剂折强度显著提高。研究结果证实了GO在水泥复合材(PC，含量20)、声威牌42．5R水泥、标准砂等，由陕料水化过程中起到模板作用，能够调控水泥水化产物西天皓混凝土工程有限公司提供。的微观结构及提高水泥基复合材料的韧性，同时提出DYYB一500超声波破碎仪，上海德洋意邦仪器有了GO调控水泥基复合材料微观结构的作用机理。本限公司。VECTOR一22

3、傅立叶红外光谱仪(FT—IR)，德文结果提供了一种可显著增强增韧水泥基复合材料的国BRUKER公司。HITACHIS一4800型场发射扫描新方法，具有潜在的应用前景。电子显微镜(FESEM)，日本日立公司制造。关键词：氧化石墨烯；水泥复合材料；水化反应；微观SP13800N／SPA400原子力显微镜(AFM)，日本精工结构；模板效应制造。D／max2200PC型X射线衍射仪(XRD)，日本中图分类号：TU528．572文献标识码：A理学公司。JES-300型抗折抗压试验机，SLN一1水泥DOI：10．3969／j．i

4、ssn．1001—9731．2014．04．018材料拉伸强度测定仪，无锡锡东建材设备厂。2．2氧化石墨烯(GO)的制备1引言1g石墨和1g硝酸钠加入46mL浓硫酸中，保持水泥基复合材料存在的主要问题是高脆性以及由温度小于3。C，在搅拌下分次缓慢加入6g高锰酸钾，然此引起的裂缝渗透等缺陷口]，目前解决的主要方法是在后在15。C时反应2h，35℃时反应10h(20h／3oh／水泥基材料中添加钢筋、钢纤维、碳纤维、聚合物纤维等40h)，反应物颜色变为绿色。分次缓慢加入i00mL去增强材料，提高水泥基复合材料的韧性，增强其

5、抗裂缝离子水，在80℃反应30min，缓慢滴加15mL30双氧的能力E26]。其实水泥复合材料的高脆性主要是由其中水，反应物变为金黄色，继续反应30min。离心沉淀、去起着粘接作用的硬化水泥浆体引起的，而水泥浆体又主离子水洗涤，直至洗液检测无SOj一，调节pH值至7．0，要是由水泥水化过程所产生的钙矾石(AFt)、单硫型水加入一定量的PC，然后在500W下超声波处理30min合硫酸铝(AFm)、氢氧化钙(cH)和水合硅酸钙(C-H)后即得GO分散液，控制其质量分数为0．2。凝胶等组成，他们呈现的棒状、针状结构是其高脆

6、性的2．3水泥复合材料的制备根源。增强材料虽然提高了水泥基复合材料的整体强按照水泥450g、标准砂1350g、水165g、PC0。9度和韧性，但是却无法改变其中硬化水泥浆体的脆性结g(固体掺量)和一定量的GO制备水泥砂浆，模具尺寸构及由此产生的裂缝问题，这也是造成水泥基复合材料分别为40mm×40mm×160mm和100II1m×100的性能下降及使用寿命缩短的主要原因。因此，解决水mm×400mm试样，用于耐折、抗压和拉伸强度的测泥基复合材料的裂缝问题，需要在添加增强材料的基础定。试样在标准条件下(恒温20C，相对

7、湿度90)上，通过改变水泥水化晶体AFt、AFm、CH和eH结条件下养护24h后脱模，浸入水中在标准条件下养护构来增加其韧性]。氧化石墨烯(GO)是目前已知强至测试前。每个配方制备3块试样，测试后取平均值。度最高的材料，具有超大比表面积和优良的柔韧性，表2．4检测方法面上含有较多的含氧活性基团[9。本文主要研究了采用KBr压片法，测定FT—IR图谱。GO分散液GO对水泥基复合材料微观结构及拉伸强度、抗折强度稀释后在单晶硅片上成膜，用SEM测量GO表面含氧的影响，为通过改变水泥水化产物微观结构来提高韧性量，用AFM测定

8、Go纳米片层二维形貌。将水泥试及抗裂缝能力奠定基础。样在恒温恒湿箱中养护，按照GB／T17617—2007测试*基金项目：国家自然科学基金资助项目(21276152)收到初稿日期：2013—04—30收到修改稿日期：2013—0606通讯作者：吕生华，E—mail：lvsh@sust．edu．cn作者简介：吕生华(1963一)，男，陕西乾县人，