氧化石墨烯基對(duì)水泥基材料微觀形貌的影響.pdf

1、氧化石墨烯（GO）是石墨烯的氧化物，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是石墨烯的二維片層上連有羧基、羰基、羥基和環(huán)氧基等基團(tuán)。這些含氧基團(tuán)使GO具有親水性，從而可以應(yīng)用到水溶液中。在課題組前期研究中發(fā)現(xiàn)在水泥基材料中摻入GO，不僅能夠調(diào)控水泥的水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)，還可以提高水泥基材料的力學(xué)性能，但GO納米片層在水溶液中易團(tuán)聚，不能均勻分散到水泥基材料中。此外，由于GO各種含氧官能團(tuán)含量不能定量控制，因此GO也無(wú)法定性調(diào)控水泥的微觀形貌。針對(duì)此問(wèn)題，本論文通過(guò)丙

2、烯酸與GO進(jìn)行復(fù)合制備了改性氧化石墨烯（MGO），增強(qiáng)在水泥漿中的分散性，并研究了GO和MGO對(duì)水泥基材料的微觀形貌的影響，為研究水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)。
　?。?）采用Hummer法和超聲剝離制備得到GO納米片層分散液，并對(duì)GO納米片層的化學(xué)結(jié)構(gòu)、納米尺寸及層間距進(jìn)行了表征分析。結(jié)果表明GO結(jié)構(gòu)中含有羧基（-COOH）、羥基（-OH）以及環(huán)氧基（-O-）等基團(tuán)；GO納米片層厚度為1.23nm，片層大小為200nm至50

3、0nm。冷凍干燥后的GO片層間距由0.34nm擴(kuò)大至0.86nm。同時(shí)研究了GO在不同溶劑和不同pH值環(huán)境中的分散性，結(jié)果顯示GO在常見(jiàn)的有機(jī)溶劑（乙醇、丙酮）和強(qiáng)酸強(qiáng)堿性的環(huán)境中分散性差，在水和表面活性劑溶液中的分散效果較好。
　?。?）通過(guò)Hummer法制備了氧化石墨，再采用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，與丙烯酸聚合形成MGO，并對(duì)MGO納米片層的結(jié)構(gòu)和分散性進(jìn)行了表征與測(cè)試。研究結(jié)果表明：改性后的MGO納米片層上的含氧官

4、能團(tuán)種類與GO相同，但-COOH和C=C含量分別增加了2.56％、5.26%；MGO納米片層大小為100nm至500nm，片層厚度為0.67nm，比GO納米片層的薄。此外，MGO在中性和堿性條件下納米片層不會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　（3）研究了分別摻入GO和MGO后的發(fā)泡輕質(zhì)水泥復(fù)合材料的表觀密度與吸水率之間的關(guān)系、微觀形貌的變化、孔結(jié)構(gòu)以及其力學(xué)性能的變化。研究結(jié)果表明：摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%GO或0.05%MGO可以提高發(fā)泡輕質(zhì)

5、水泥復(fù)合材料的吸水率，但摻入 MGO提高幅度較大。相比較于摻入0.03%GO時(shí)形成的花瓣?duì)?、螺紋片狀、鳥(niǎo)巢狀和多面體狀等多種水泥基材料微觀形貌，摻入0.05%MGO的發(fā)泡輕質(zhì)水泥復(fù)合材料形成的微觀形貌以花片螺紋狀為主。摻入GO和MGO降低了水泥石的孔隙率，減少了裂縫的產(chǎn)生，提高了水泥基材料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。
　　（4）通過(guò)對(duì)GO和MGO影響水泥基材料的微觀形貌的作用機(jī)理的討論，可以發(fā)現(xiàn)GO有利于水化晶體的生長(zhǎng)，而且羧基增多的M