羟基化石墨烯对粉煤灰-水泥基复合材料性能的影响

石墨烯增强水泥基材料是目前该领域的研究热点,但石墨烯的分散性是该类研究的关键。因此,本工作采用不带羧基的羟基化石墨烯(HO-G)来研究不同掺量(0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%,质量分数)对粉煤灰-水泥体系的工作性能、力学性能和耐久性的影响。与粉煤灰-水泥体系相比,流动度测试表明HO-G对粉煤灰-水泥砂浆新拌浆体流动度影响不大;力学性能测试表明,HO-G能增强粉煤灰-水泥砂浆的力学性能,尤其是当HO-G的掺量为0.03%时,其28 d抗折、抗压强度分别提高了12.40%和18.48%;耐硫酸盐腐蚀和抗氯离子渗透的测试结果表明,HO-G的加入还能改善粉煤灰-水泥砂浆的耐久性。微观测试表明,粉煤灰和HO-G之间存在协同效应,HO-G能加速粉煤灰的二次水化反应以促进粉煤灰-水泥体系中更多的水化晶体生成,且凭借其模板效应可进一步规整水化晶体的生长模式和调控晶体排列结构,从而改善粉煤灰-水泥基体的微观形貌。

羟基化石墨烯对水泥基渗透结晶型防水材料力学性能的影响

使用羟基化石墨烯(HO-G)改性水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW),不仅能够提升结构整体的力学性能,还能在一定程度上降低成本。本文研究了木质素磺酸钠(SL)对HO-G分散能力的影响和HO-G对CCCW力学性能的影响。结果表明:当m(HO-G)∶m(SL)=1∶4时,HO-G在Ca(OH)2中的分散性最佳;当HO-G掺量为0.03%(质量分数)时,HO-G砂浆试件的3、28 d抗压强度较基准试件分别提升了37.69%、33.05%,3、28 d抗折强度分别提升了17.31%、31.52%,HO-G改性后的CCCW涂层试件较单独掺加CCCW涂层试件的抗渗压力比提高了127个百分点;SL能够促进HO-G在水泥基材料中的分散,HO-G在砂浆基质中发挥了填充作用和模板作用,增强了水化产物的密实度,进而提高了材料的力学性能。

石墨烯量子点对水泥砂浆流动度、强度和耐盐腐蚀性的影响

采用吸光度试验和静置沉降试验考察了石墨烯量子点(GQDs)在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液中分散性能及其对掺配砂浆工作性能、力学性能和耐久性的影响。吸光度测试和静置沉降试验表明GQDs在饱和氢氧化钙溶液中具有优异的分散稳定性,工作性能测试表明GQDs对水泥砂浆的流动度几乎无负面影响。力学性能测试表明GQDs最佳掺量为0.04wt%时,28天抗折抗压强度比普通水泥砂浆分别提高了12.3%、12.5%,抗渗压力提升了175%,120天抗压耐腐蚀系数提升了14.3%。微观结构测试表明GQDs能改善孔径分布,填充纳米孔隙和提高水泥砂浆密实度。

水中可分散型石墨烯对水泥净浆导电、发热及热电性能的影响

为解决石墨烯(G)在水泥浆中均匀分散及其功能化水泥基材料时掺量过高的难题,选择一种兼顾高导电性与水溶性的石墨烯(G-SD)作为导电填料,研究了聚羧酸减水剂(PCE)存在时,木质素磺酸钠(MN)对G-SD在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液(CH)中分散能力的影响及其对水泥净浆的导电性能、电热性能、融雪化冰和热电性能的影响。吸光度测试表明,当MN与G-SD质量比为3∶1时,G-SD的分散性最佳。电学性能测试发现,石墨烯水泥基材料的渗滤阀值为0.4%,阀值下试件的电热性能良好,在外加30 V电压下通电20 min,试件温度可达320℃,40 min内可将4 cm厚冰层完全融化,具有优异的融雪化冰潜力。热电性能研究表明,当G-SD掺量为0.1%时,试件的Seebeck系数为154.4μV/K。以上研究表明,G-SD能在极低掺量下赋予水泥基材料优异的电、热及热电等功能特性。