氧化石墨烯改性水泥砂浆力学性能及微观机理研究

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2017.12.07

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2017, Vol. 36 ›› Issue (12): 36-42.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2017.12.07

氧化石墨烯改性水泥砂浆力学性能及微观机理研究

袁小亚1，杨雅玲1，周超1，曾俊杰1，肖桂兰1，刘绍利2

(1.重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆 400074; 2. 重庆欣材混凝土集团股份有限公司，重庆 400000)

收稿日期:2016-08-03 修回日期:2017-02-05 出版日期:2017-12-18 发布日期:2017-12-18
作者简介:袁小亚（1979—），男，湖北黄冈人，教授，博士，主要从事高性能混凝土、功能纳米材料方面的研究。E-mail:yuanxy@cqjtu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51402030）；重庆市教委科技计划项目（KJ110421； KJ130406；yjg133018）；重庆市科委基金项目（cstc2017jcyjBX0028）

Mechanical Properties and Microcosmic Mechanism of Cement Mortar Modified by Graphene Oxide

YUAN Xiaoya1，YANG Yaling1，ZHOU Chao1，ZENG Junjie1，XIAO Guilan1，LIU Shaoli2

(1.School of Materials Science and Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，P. R. China; 2. Xincai Concrete Materials Group Co. Ltd.，Chongqing 400000，P. R. China)

Received:2016-08-03 Revised:2017-02-05 Online:2017-12-18 Published:2017-12-18

摘要/Abstract

摘要： 采用Hummers法和超声波分散法制备氧化石墨烯(GO)，并通过透射电镜、红外光谱、X射线光电子能谱等微观手段对其结构进行了表征。研究了单掺 GO、同时掺加GO和聚羧酸减水剂(PC)对水泥砂浆抗折抗压强度的影响规律。结果表明：在PC存在下，GO在水泥-水体系中有较好的分散能力；复掺GO与PC 后，水泥砂浆3 d和28 d抗折抗压强度比单掺GO或者单掺PC的试件的强度提高了20%以上，且早期强度提升显著。经扫面电镜(SEM)及水泥净浆孔径分析研究表明，GO能参与水泥水化过程以及对水泥水化晶体生长有模板调节作用，GO改性的水泥砂浆的C-S-H晶体可以致密整齐规整生长在GO片层上，试件内部结构更加密实，从而使GO改性水泥砂浆呈现出优异的力学性能。

关键词: 道路工程, 水泥砂浆, 力学性能, 微观结构, 水泥水化, 氧化石墨烯

Abstract: Graphene oxide (GO) were prepared by Hummers method and ultrasonic dispersion method; the structure was characterized by TEM，FT-IR and X-ray photoelectron spectroscopy. The influence rules of single GO，both GO and PC addition on the flexural strength and compressive strength of cement mortar were studied. The results indicate that with the presence of polycarboxylate superplasticizer (PC)，GO has good dispersion ability in cement-water system; after adding GO and PC，the flexural compressive strength of cement mortar for 3 and 28 days is improved by 20% higher than that of single doped GO or single doped PC specimen，and the strength at early stage is improved significantly. The scanning electron microscope (SEM) and the pore size analysis of cement paste show that GO can participate in the hydration process of cement and regulate the growth of cement hydration crystal; GO modified cement mortar C-S-H crystal can have dense，neat and regular growth on the GO layer，so the internal structure of the specimen is more dense，which makes GO modified cement mortar exhibit excellent mechanical properties.

Key words: highway engineering, cement mortar, mechanical properties, microstructure, hydration of cement, graphene oxide

中图分类号:

U214
O319.56

袁小亚1，杨雅玲1，周超1，曾俊杰1，肖桂兰1，刘绍利2. 氧化石墨烯改性水泥砂浆力学性能及微观机理研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2017, 36(12): 36-42.

YUAN Xiaoya1，YANG Yaling1，ZHOU Chao1，ZENG Junjie1，XIAO Guilan1，LIU Shaoli2. Mechanical Properties and Microcosmic Mechanism of Cement Mortar Modified by Graphene Oxide[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2017, 36(12): 36-42.

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