氧化石墨烯纳米片层增强水泥基复合材料的巴西圆盘劈裂试验研究

采用巴西圆盘劈裂试验研究了氧化石墨烯纳米片层对水泥基复合材料力学行为的影响。制备了普通水泥砂浆和含0.03%(按水泥质量分数计算)氧化石墨烯水泥砂浆两种材料,并分别制成了中心直裂纹和不同倾角裂纹形式的巴西圆盘试件。对其进行了准静态加载下的劈裂试验,给出了试件的间接抗拉强度和纯I型、纯II型、I-II混合型断裂韧性。研究结果表明:氧化石墨烯纳米片层对水泥砂浆具有明显的增强作用,添加掺量为0.03%氧化石墨烯水泥砂浆其抗压强度提高了34.12%,间接抗拉强度提高了18.96%;纯I型断裂韧性提高了20.09%,纯II型断裂韧性提高了12.07%,I-II混合型断裂韧性提高了12.27%。

氧化石墨烯纳米片层对水泥基复合材料微观结构和性能的影响

通过对石墨进行氧化和超声波分散制备了氧化石墨烯纳米片层(GON)分散液,研究了GON对水泥复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,GON能够调控水泥水化产物形成规整多面体状晶体及促使水泥基复合材料形成具有花状形貌的规整结构,使水泥基复合材料的抗压强度及抗折强度有明显的提高。研究认为,GON对水泥水化产物的形成有模板效应,能够促使水泥水化产物成为规整的多面体状晶体,这些多面体状晶体通过交织形成了规整有序的微观结构,研究结果对于提高水泥基复合材料强度和耐久性具有积极意义。

氧化石墨烯纳米片层增强水泥基复合材料力学性能研究

氧化石墨烯纳米片(GONPs)具有独特的物理性质,使其在水泥基体中成为有效的增强材料。通过试验,研究不同GONPs掺量对水泥基复合材料力学性能、孔径分布及微观结构特征的影响。GONPs以水泥质量分数为0%,0.01%,0.02%,0.03%,0.04%,0.05%制备水泥基复合材料,对经28 d养护的试块进行了抗压强度和间接抗拉强度测试、热重分析(TGA)与X射线衍射分析;利用氮气吸附技术研究试样断裂表面的孔径分布并通过扫描电镜(SEM)观察其微观结构。研究结果表明:通过将GONPs掺入水泥基复合材料中,最高可使其抗压强度和间接抗拉强度分别提高13.1%和41.3%。GONPs与普通硅酸盐水泥(OPC)的结合显著降低了水泥砂浆的孔隙数量,使其微观结构得到显著改善,同时会在水泥砂浆内部形成大量排列规整的片状及花瓣状晶体,提高了水泥基复合材料的力学性能。