纳米氧化石墨烯对水泥基人造石性能的影响

杨正宏, 许亚飞, 朱洪波, 黄黎明, 高国旗

(1.同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 201804; 2.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804)

以水泥、废弃玻璃粉末、粉煤灰、钢渣或石英砂等细填充料组成的水泥基人造石[1-3],与目前广泛应用的树脂基人造石相比,具有成本低、与无机基体材料兼容性好、修补容易等优点.但由于采用传统工艺制备的此类材料存在强度低、韧性和抗渗性差、易开裂等问题[4-6],研究人员常用纳米材料来改善水泥石的孔结构,以提高其致密性[7],并从小尺寸效应﹑表面效应和量子尺寸效应等方面[8],研究了纳米材料特征对水泥石性能的改善效果.如Nazari等[9]采用纳米Al2O3颗粒部分替代水泥,显著提高了混凝土的抗压强度,但降低了其和易性;Zuo等[10]研究发现,掺入水泥中的碳纳米管被水化硅酸钙(C-S-H)紧紧包裹,可与水泥基体间保持良好的界面黏附力;曹方良[11]利用纳米SiO2的晶核作用和微集料填充效应显著提高了水泥石的早期强度和密实性.上述纳米材料常因分散性不良,对浆体的流动性和水泥石的阻裂性造成不利影响;然而纳米氧化石墨烯(NGO)颗粒因存在大量亲水官能团,可在水泥浆中良好分散,近年来受到关注[12-13].如赵海峰等[14]利用NGO调控水泥的水化产物形状,显著减少了水泥浆体中的孔隙和裂缝,提高了硬化水泥的强度和韧性;Lu等[15]研究发现,掺入0.08% NGO可使PVA纤维增强水泥基材料的拉伸强度、抗压强度、弯曲强度和弯曲韧性分别提高37.7%、24.8%、80.6%和105.0%.

然……