氧化石墨烯/两性壳聚糖插层复合物对水泥水化产物晶体结构及力学性能的影响

作     者：邱超超 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕生华

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：氧化石墨烯 水化反应 抗压强度 抗折强度 模板作用 

摘      要：水泥基材料目前依然是世界范围内的主要建筑材料，水泥基材料的发展趋势是高强度、长寿命和绿色化。水泥基材料目前的研究热点及关键是在增强的同时增韧。本研究主要探索了氧化石墨烯（GO）及其与两性壳聚糖（CTA-CMCTS）的插层复合物（CTA-CMCTS/GO）对水泥基复合材料微观结构及拉伸强度、耐折强度的影响，通过改变水泥水化产物微观结构来提高其强度、韧性及抗裂缝能力。 采用改进的Hummers法制备了氧化石墨，再经过对其超声波破碎分散制备了GO纳米片层分散液，再与CTA-CMCTS制备得到CTA-CMCTS/GO。将GO纳米相片层和CTA-CMCTS/GO分别掺入水泥基材料中，研究了其对水泥水化产物晶体结构和水泥胶砂力学性能的影响。SEM检测结果表明，GO及CTA-CMCTS/GO掺加到水泥中后，对水泥水化产物的形状有调控作用。XRD检测结果表明，GO及CTA-CMCTS/GO促进水泥水化产物中钙矾石（AFt）、氢氧化钙（CH）等水泥水化产物晶体的生成及生长。力学性能检测表明，掺入GO及其插层复合材料的水泥基材料的抗压强度和抗折强度明显提高。结果显示，当GO及CTA-CMCTS/GO掺量分别达到0.02%及0.05%时，水泥基材料的抗压强度分别达到最大即79.5MPa及83.2MPa，抗折强度分别达到最大的即7.7MPa及9.6MPa。研究结果表明CTA-CMCTS/GO能够调控水泥水化产物的形状，促使水泥水化反应形成规整的花状和块状晶体，使得水泥基复合材料的强度特别是拉伸强度和耐折强度显著的提高。研究结果证实了CTA-CMCTS/GO在水泥基复合材料德水化过程起到模板作用，能够调控水泥水化产物的微观结构及提高水泥基复合材料的韧性，同时提出了CTA-CMCTS/GO调控水泥基复合材料微观结构的作用机理。本研究结果提供了一种可显著增强增韧水泥基复合材料的新方法，具有潜在的应用前景。