热还原石墨烯改性水泥砂浆抗盐腐蚀性能研究

摘要

目前，纳米材料作为水泥基材料的改性剂正逐渐应用于建筑材料中，而石墨烯作为一种二维纳米材料，具有巨大的比表面积、较高的表面能和较大的表面张力，表现出显著的纳米尺寸效应和表面效应，不仅可以明显改善水泥混凝土的韧性，还能提高其抗渗性能及耐久性能。本文选用热还原石墨烯为改性剂，通过宏观试验和微观测试相结合的方法，对水泥基材料的物理、力学及耐盐腐蚀性能方面进行研究，同时针对热还原石墨烯改善水泥砂浆抗盐腐蚀性能的作用机理进行深入探索。
　　本文通过热还原法和超声波分散处理得到热还原石墨烯悬浊液(RGO)，并利用XRD、SEM、TEM、AFM、FTIR、BET微观测试手段对其结构和性质进行表征;通过沉降法、丁达尔效应及吸光度试验，比较四种不同分散剂对热还原石墨烯在碱性水溶液中的分散作用;在此基础上，研究不同掺量热还原石墨烯对水泥净浆物理性能及水泥砂浆力学性能的影响，并结合微观测试手段研究其对水泥水化产物的调控作用;最后探究热还原石墨烯水泥砂浆在不同腐蚀环境（浓度为5％的NaCl、Na2SO4溶液）、不同外界环境（干湿循环、全浸泡）中的耐久性能及作用机理。
　　研究表明，通过高温热还原法能将氧化石墨烯(GO)还原成石墨烯粉体，且转化率较高，还原较为彻底;保坍型聚羧酸系减水剂能够使热还原石墨烯均匀稳定地分散在碱性水溶液中，不发生沉积和团聚现象;在水泥基体中加入不同掺量的热还原石墨烯后，随着热还原石墨烯掺量的增加，水泥净浆标准稠度用水量、凝结时间有不同程度的增加，在保持用水量不变的条件下，水泥砂浆吸水率呈现增大趋势，流动度呈现下降趋势，毛体积密度呈现先变大后减小的趋势;此外，当热还原石墨烯掺量为0.9％时，水泥砂浆试件3d的抗折强度和抗压强度分别提高了18％和11％，28d的抗折强度和抗压强度分别提高了9.6％和5％;经全浸泡作用和干湿循环作用后，掺量为0.9％热还原石墨烯水泥砂浆试件的质量变化率最小，且水泥砂浆试件的力学强度变化率也最小。通过微观分析可知，掺量为0.9％热还原石墨烯水泥砂浆试内部结构更加致密，水化产物排布整齐有序且无明显腐蚀现象，表现出优异的耐盐腐蚀性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．2．1 石墨烯分散性的研究

1．2．2 石墨烯改性水泥基复合材料力学性能研究

1．2．3 石墨烯改性水泥基复合材料电学性能研究

1．2．4 石墨烯改性水泥基复合材料耐久性研究

1．2．5 石墨烯改性水泥基复合材料发展趋势

1．3 本文主要研究内容与研究方法

第二章 热还原石墨烯的制备及表征

2．1 热还原石墨烯的制备

2．2 热还原石墨烯的表征

2．2．1 XRD测试表征

2．2．2 SEM测试表征

2．2．3 TEM测试表征

2．2．4 AFM测试表征

2．2．5 FTIR测试表征

2．2．6 BET测试表征

2．3 本章小结

第三章 热还原石墨烯对水泥基材料性能的研究

3．1 试验原材料与设备

3．1．1 试验原材料

3．1．2 实验设备

3．2 热还原石墨烯在碱性水溶液中的分散性能

3．3 热还原石墨烯对水泥净浆性能的影响

3．3．1 试验设计

3．3．2 试验结果与分析

3．4 热还原石墨烯对水泥砂浆性能的影响

3．4．1 试验设计

3．4．2 试验结果与分析

3．5 本章小结

第四章 热还原石墨烯对水泥砂浆耐盐腐蚀性能的研究

4．1 试验原材料与设备

4．2 试验设计

4．2．1 试验配合比设计

4．2．2 全浸泡试验方法

4．2．4 性能测试方法

4．3 试验结果与分析

4．3．1 全浸泡试验结果与分析

4．3．2 干湿循环试验结果与分析

4．3．3 水泥砂浆微观分析

4．3．4 热还原石墨烯改性水泥砂浆抗盐腐蚀性能的微观分析

4．4 本章小结

第五章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果