氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响.pdf

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1、吕生华等：氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响文章编号：1001—9731(2013)10—1487—06氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响吕生华，马宇娟，邱超超，巨浩波(陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021)摘要：用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)并氧化石墨烯(GO)是石墨的氧化产物，具有超高的用超声波将其分散制备了纳米片层分散液，用XRD和强度和柔韧性，具有超大的比表面积，结构中含有羟AFM表征了分散的效果。研究了不同含氧量GO对基、羧基、环氧基等基团(见图3)，容易形成纳米分散水泥水化晶体微观形貌及

2、胶砂耐折强度和抗压强度的片层，容易与聚合物、陶瓷等形成插层复合物，具有明影响，结果表明含氧量为18．65和25．53的G0可显的增强增韧作用l_】¨]。本文采用Hummers使水泥水化产物成为花朵状微晶体，而且形状统一、法[1。和超声波分散方法制备GO纳米片层分散液，分布均匀，具有显著的增韧增强效果。研究结果也说主要研究不同氧化程度GO对于水泥水化晶体产物的明了GO能够调控水泥水化晶体产物的形状和尺寸，形状的调控作用及其对耐折抗压强度的影响。GO对于水泥水化反应产物具有促进作用和模板效2实验应。研究结果对于提高混凝土建筑的抗裂缝和耐久性具有积极的意义。2．1材料、试

3、剂和仪器关键词：氧化石墨烯；水泥；水化反应；微观结构；增石墨(粒度％30fm)、浓硫酸(H2SO，98％)、高锰强增韧酸钾(KMnO)、硝酸钠(NaNO。)和双氧水(HO，中图分类号：TU528．572文献标识码：A3O)均为分析纯，由陕西华星实验科技有限公司提DOI：10．3969／j．issn．1001—9731．2013．10．027供；聚羧酸系减水剂(PC，2O(质量分数))、声威水泥(ShengweiP．O．42．5R)和标准砂均由陕西天皓混凝1引言土工程有限公司提供。混凝土是一类具有高脆性和多孔性的复合材料，DYYB一500型超声波材料分散器，上海德洋意

4、邦容易出现裂缝、渗透和遭受冲击损坏等问题_】]。从早仪器有限公司制造。X线衍射仪(XRD)D／期的钢筋混凝土、预应力混凝土到目前的依靠各种增max2200PC，日本理学公司制造。SPI3800N／SPA400强纤维和外加剂的高性能混凝土_4]，其目的都是要提原子力显微镜(AFM)，日本精工制造。傅立叶红外光高混凝土的强度和耐久性，同时也说明混凝土技术一谱(FTIR)仪VECTOR一22，德国布鲁克公司生产。直围绕着提高强度特别是提高韧性的核心在不断地发HITACHIS一4800型扫描电子显微镜(SEM)，日本日展之中。目前提高混凝土抗冲击韧性的主要方法是依立公司制造

5、。JES-300型胶砂抗折抗压试验机，无锡赖于高强度的钢材和各种高性能的纤维，实现提高混锡东建材设备厂。凝土强度的同时提高韧性、降低脆性，其结果是在提高2．2氧化石墨烯的制备韧性、降低脆性方面的效果不显著，却导致了高性能混在搅拌下依次向置于冰浴中的1000mL三口烧瓶凝土的高成本和资源的高消耗。究其原因是人们的研中加入浓硫酸60mL、石墨6g和NaNO。2g，搅拌均匀究思路还主要是通过向混凝土中加入各种增强增韧材后分次缓慢加入14gKMnO，待溶液呈紫绿色后在料来提高强度和韧性，忽视了对水泥水化过程形成的5℃下继续搅拌反应1h，然后升温至35℃搅拌反应自身结构改变，

6、尽管有人发现超细石灰石l_g]、纳米12h或者更长一些时间，再缓慢加入200mL去离子SiOllo]、超细粉煤灰[1等掺入混凝土中，具有促进水水，升温至60℃，补加500mL去离子水，然后慢慢加泥c。s水化产物钙矾石(AFt)、硫铝酸钙(AFro)、氢氧入30mL双氧水，颜色由棕色变为黄色，趁热抽滤，用化钙(CH)、凝胶体(C—S—H)等形成微晶体而显示增韧去离子水反复洗涤至pH值约为7，得到GO。将含有增强的效果，但这种增韧增强的效果有限。因此，寻求GO的水在325W超声分散1h，得到纳米G0悬浮液一种通过调控水泥水化产物的微观结构实现对混凝土(GO)，保存备用。

7、GO纳米分散液制备示意图见图1。的增强特别是增韧是很有意义的事情。*基金项目：国家自然科学基金资助项目(21276152)收到初稿日期：2013—01—24收到修改稿日期：2013—03—19通讯作者：吕生华作者简介：吕生华(1963一)，男，陕西乾县人，博士生导师，教授，主要从事水泥基复合材料微观结构与性能等方面的研究。助材料2013年第10期(44)卷，一COOH．_．-OH●-0-Dispersiongrapheneoxide图1G0制备及分散过程示意图Fig1Schematicdiagramofpreparationanddispersionofgrap