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。

基于臭氧纳米气泡的羟基化石墨烯制备及结构表征

采用分散剂加超声的手段对天然鳞片石墨进行剥离得到石墨烯,然后分别经常规臭氧(O_(3))氧化和水力空化形成的臭氧纳米气泡(O_(3)NBs)氧化处理制备羟基化石墨烯(G-OH)并进行对比。通过原子力显微镜、zeta电位、X射线光电子能谱及拉曼光谱测试对样品进行了结构、形貌、电位及谱学分析。结果表明,经两种氧化方式处理后的石墨烯薄片厚度为3~4 nm;经O_(3)氧化处理后的石墨烯表面官能团与未经处理石墨烯相似;与O_(3)相比,O_(3)NBs的氧化效能更高,经其处理后的石墨烯羟基化程度更高,同时在石墨烯的芳香环中引入了少量羰基,使得O_(3)NBs制备的G-OH同时具有羟基和羰基功能。

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。

石墨烯与羟基化石墨烯复掺对水泥砂浆性能的影响

为了解决石墨烯(G)在水泥浆体中易团聚的问题,本文采用分散性较好的羟基化石墨烯(HO-G)与石墨烯复掺的方法来改善石墨烯的团聚现象,研究了不同质量比石墨烯与HO-G复掺对水泥砂浆力学性能和耐久性的影响,并对28 d的砂浆试样进行了MIP、SEM和XRD微观测试。结果表明,石墨烯与HO-G复掺后展现出更显著的增强增韧效果,同时改善了水泥砂浆的耐久性,但对水泥砂浆工作性能影响较小。当石墨烯与HO-G复掺的质量比为3∶7时,水泥砂浆力学性能达到最佳,与空白组相比,28 d抗折强度、抗压强度分别提升了11.1%和26.2%。石墨烯与HO-G复掺能够细化水泥砂浆内部的孔隙,调控水泥水化产物的生长,促使水泥石内部结构更加规整致密,进而提升水泥砂浆试件的耐久性。