【摘 要】
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水泥混凝土是应用最为广泛的建筑土木材料,具有优良的抗压强度,但也因其自身结构缺陷导致了抗折强度不高、韧性表现差,无法满足现代大型结构高抗拉强度、低收缩、长寿命的需求。氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物,具有大量的羟基、羧基等含氧官能团,且具有明显的增韧作用,为提升水泥基材料的使用功能和服役寿命提供的研究提供可行性。本文将氧化石墨烯按照1:0.4、1:0.8、1:1三种不同的复配比例分散在减水型聚羧酸减水
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水泥混凝土是应用最为广泛的建筑土木材料,具有优良的抗压强度,但也因其自身结构缺陷导致了抗折强度不高、韧性表现差,无法满足现代大型结构高抗拉强度、低收缩、长寿命的需求。氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物,具有大量的羟基、羧基等含氧官能团,且具有明显的增韧作用,为提升水泥基材料的使用功能和服役寿命提供的研究提供可行性。本文将氧化石墨烯按照1:0.4、1:0.8、1:1三种不同的复配比例分散在减水型聚羧酸减水剂和保坍型聚羧酸减水剂中（命名为GO-减水剂）,随后将其引入水泥基材料。研究GO-减水剂对水泥基材料的流变性能、力学性能、耐久性能造成的影响,并通过X射线衍射分析（XRD）、综合热分析（TG-DSC）、傅里叶红外光谱（FTIR）等测试方法对掺入氧化石墨烯的水泥水化进程进行表征;探索低场核磁共振技术（LF-NMR）在水泥基材料孔隙率及孔隙结构检测的应用。研究结果显示:（1）经过改进的M-B模型和H-B模型相比于宾汉姆模型更适用于掺入GO-减水剂的水泥净浆。GO-减水剂增大了水泥净浆的屈服应力和塑性黏度,加剧了水泥净浆的剪切增稠现象。M18型GO-减水剂在1‰掺量下对流变参数的提升效果最好。（2）氧化石墨烯表面的含量官能团对水泥水化有一定的缓凝作用,推迟了水化放热峰出现时间,但不影响3d的总放热量。氧化石墨烯不会改变水化产物的种类,对氢氧化钙的生成量没有明显影响,但会促进C-S-H凝胶的生成,同时具有细化氢氧化钙微晶尺寸的作用。（3）混凝土中GO-减水剂掺量在0.4‰-1.5‰范围内时,氧化石墨烯含量增加,混凝土拉压比也随之增加。M18型GO-减水剂复配比例固定1:1不变时,掺量在0.4‰-1.0‰变化,混凝土的弹性模量、初裂韧度、抗氯离子渗透性能均随掺量的增加而增强;掺量在1.0‰-1.5‰范围内时,混凝土的弹性模量、初裂韧度、抗氯离子渗透性能与掺量成反比。在M18型GO-减水剂掺量固定1‰不变时,混凝土的弹性模量、初裂韧度、抗氯离子渗透性能与氧化石墨烯的复配比例成正比。M22型GO-减水剂的规律与之类似。（4）氧化石墨烯改性减水剂会增大水泥砂浆的干缩率。结合现有的干缩模型,提出了一种新的适用于纳米改性减水剂砂浆的干缩模型。（5）证实了低场核磁共振技术在检测水泥基材料孔隙率及孔隙结构方面的可靠性,并发现了氧化石墨烯会增大水泥砂浆的孔隙率,但可以降低尺寸在10-100nm之间的毛细孔孔体积占比。综上,GO-减水剂改善水泥基材料的工作性,并通过优化内部结构和晶体排列提高混凝土的韧性以及力学、耐久性能。
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