氧化石墨烯 (GO) 已成功用于水泥復合材料中作為摻和劑，可以提高其機械和耐久性性能。本研究詳細檢查并闡明了 GO 對水泥體系水化產物的影響。文章分別采用SEM/BSE、XRD、LA-ICP-MS和
29Si/
27Al MAS-NMR對水泥漿體的水化前驅體、形態、成分和化學鍵進行了研究。實驗結果表明，當摻入0.02 wt % 的GO時，水泥漿體的 28 天抗壓強度（w/c = 0.35）提高了 29%。摻入的氧化石墨烯與水泥水化產物之間存在化學反應。強度的提高實際上不僅得益于水泥水化度的提高，還跟新發現的由于帶負電荷的GO消耗了Ca離子的而產生的類雪硅鈣石水合物和類六水硅鈣石水合物有關。由于GO的加入，水合產物的聚合也得到了改善。
圖1. （a）SEM圖像，（b）本研究中使用的GO的FTIR光譜
圖2. 抗壓強度測試結果
圖3. 在第7天時漿體樣品斷裂面的數字圖片：(a) OPC漿體和(b) OPC+GO漿體
圖4. OPC漿體在第28天時的代表性BSE圖像：CH=Ca(OH)
2，i-CSH=inner C-S-H，o-CSH=outer C-S-H.
圖5. 第28天時元素線掃描的水泥水化階段的代表性BSE圖像：（a）未水化水泥； (b) GO誘導的富鈣相；(c) GO誘導的富硅相.
圖6. BSE顯微照片處理示例，(a) BSE圖像；(b) 二進制分割后只有未水化的水泥作為黑色像素點.
圖7. 第28天時硬化漿體的XRD數據，A：硅酸三鈣石，C：方解石，CH：氫氧鈣石，T：雪硅鈣石
圖8. 在20分鐘時OPC和OPC+GO混合物的ICP-MS元素濃度箱線圖：(a) 提取溶液，(b) Ca，(c) Si，(d) Al，(e) Fe.
圖9. 鈣離子與GO之間的相互作用
圖10. 在第56天時(a)OPC漿體、(b) OPC+GO漿體的
29Si MAS NMR光譜；以及 (c) OPC漿體、(d) OPC+GO漿體的
27Al MAS NMR光譜；(d) OPC þ GO 膏，X軸單位：ppm。
相關研究成果由華盛頓州立大學土木與環境工程系先進和可持續水泥基材料實驗室Gang Xu課題組于2021年發表在Carbon (https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.03.072)上。原文：The role of admixed graphene oxide in a cement hydration system。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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