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摘 要

水泥基材料是目前得到应用最广泛的建筑用材料。在得到广泛应用之后，目前存在的最大缺陷是高脆性以及渗透和微裂缝等问题。这就造成水泥基材料在使用过程中强度减弱，韧性下降导致使用年限缩短的主要原因。作为石墨烯的一种衍生物纳米氧化石墨烯呈现出承载羟基、环氧、羧基以及羰基等官能团的一种六边形碳网络结构。本文主要研究如下：按照标准进行胶砂成型，在保持减水剂不变的情况下增加纳米氧化石墨烯的含量。

通过试验得到以下结果：

1. 0.02%GO掺量的水泥基材料在抗折、抗压强度上提高最多，抗压强度增强了117.1%抗折强度增强了72.49%。

2. GO可以提高抗高氯离子渗透，0.08%GO含量的为最佳。

3. 在抗硫酸盐测试中由于抗折强度在被硫酸盐侵蚀后强度反而提升，0.08%GO掺量的提升的最为显著提升了63.46%。在抗压强度上0.06%GO掺量的试件减弱的最为显著，减弱了10.06%。

4. GO能使水泥基材料收缩率增加，0.08%GO掺量的收缩最大为0.098%。

关键词：水泥基复合材料；纳米氧化石墨烯；增强增韧；收缩

Effect of nano - sized graphene on the durability of Portland cement

Abstract

Cement-based materials are widely used at present. After being widely used, the biggest drawback is the high brittleness and penetration and microcracks. This results in the weakening of the strength of the cement-based material during use and the decrease in toughness leading to the shortening of the useful life.

Graphene Oxide is a kind of nano-photo layer formed by the oxidation product of graphite after crushing and stripping,as a derivative of graphene, a hexagonal carbon network structure carrying a functional group such as hydroxyl group, epoxy group, carboxyl group and carbonyl group is exhibited, and the hydrophilicity of the graphene oxide is easily formed in the water.This paper mainly studies as follows: according to GB / T 50082-2009 standard mortar molding, in the case of maintaining the same water-reducing agent to increase the GO content.

The following results were obtained by experiment:

1. 0.02% GO content of cement-based materials in the flexion and compression strength to improve the most, compressive strength increased by 117.1% flexural strength increased by 72.49%.

2. GO can improve the resistance to high chloride ion penetration, GO content of the greater the better impermeability.

3. In the anti-sulfate test, the strength of 0.08% GO was the most significant increase of 63.46% due to the increase of the flexural strength after being attacked by sulphate. In the compressive strength of 0.06% GO content of the specimen weakened the most significant, weakened 10.06%.

4. GO can increase the shrinkage of cement-based materials, 0.08% of the contraction of 0.08% GO.

Keywords: Cement - based composites；GO；Enhanced toughening；shrink

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 纳米材料的简介 2

1.3 纳米氧化石墨烯的制备 4

1.4 纳米氧化石墨烯在其它领域的应用 4

1.4.1 GO应用于分析检测领域 4

1.4.2 GO应用于生物医药方面 4

1.4.3 GO在光伏器件中的应用 5

1.5 纳米颗粒材料的局限 5

1.6 课题研究的内容和目的 6

1.6.1 研究内容 6

1.6.2 研究目的 6

第二章 实验材料及实验方法 7

2.1 实验材料 7

2.2 实验仪器及设备 8

2.3 实验方法 8

2.3.1 实验准备 8

2.3.2 胶砂制备及试体成型 9

2.3.3 试体养护和存放 9

2.4 本章小结 9

第三章 氧化石墨烯的掺入对硅酸盐水泥收缩性能的影响 10

3.1 前言 10

3.2 试验步骤 10

3.3 实验结果及分析 12

3.4 本章小结 13

第四章 纳米氧化石墨烯掺入对硅酸盐水泥力学性能的影响 14

4.1 前言 14

4.2 纳米氧化石墨烯的掺入对抗折、抗压的影响 14

4.2.1 抗折强度测定 14

4.2.2 抗压强度测定 14

4.3 纳米氧化石墨烯的掺入对抗硫酸盐侵蚀试验 15

4.3.1 前言 15

4.3.2 试验步骤： 16

4.3.3 试验结果及分析： 17

第五章 氧化石墨烯掺入对硅酸盐水泥抗氯离子渗透的影响 18

5.1 前言 18

5.2 试验步骤 18

5.3 试验结果计算及处理 20

第六章 结论与展望 23

6.1 结论 23

6.2 展望 23

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 引言

21世纪以来，大量的市场经济涌入我国，城市化发展越来越快，一大批又一大批大型化、高层化工程如雨后春笋一样快速出现。随之而来的问题就是在这些工程中，普通的水泥基材料已经不能满足需求^[1]。因此，强度、良好的施工性、抗渗性和耐久性能慢慢成为工程中必须要考虑的因素。

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