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中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Hongyan Zeng等--探索氧化石墨烯對(duì)加氣砂漿凍融耐久性
       引氣劑(AE)能提高水泥材料的抗凍性。但其發(fā)泡性能會(huì)顯著降低抗壓強(qiáng)度。為了在不影響力學(xué)性能的前提下提高凍融耐久性,本研究在室內(nèi)進(jìn)行了在帶氣砂漿中添加氧化石墨烯(GO)的實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上通過微觀結(jié)構(gòu)和數(shù)值分析探討其機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明,0.03 wt%的GO(最佳摻量)可使摻氣砂漿的抗凍性和抗壓強(qiáng)度分別提高18.9%和41.9%。從微觀試驗(yàn)可以看出,AE和GO都能降低砂漿的間距系數(shù),而在砂漿中加入AE和GO對(duì)孔隙率的影響趨勢(shì)相反。為了預(yù)測(cè)凍融過程的惡化,首先提出了考慮氧化石墨烯對(duì)凍融過程中水輸運(yùn)和成核規(guī)律影響的熱-水-力學(xué)模型。結(jié)果表明,水流和自壓縮均可闡明凍融損傷機(jī)理。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,證明所建立的模型能夠較好地模擬加氣砂漿的凍結(jié)劣化過程,尤其是片狀納米添加劑的情況。數(shù)值結(jié)果表明,在忽略納米分散性的前提下,隨著氧化石墨烯含量的增加,其抗凍性會(huì)不斷提高,因此隨著分散性技術(shù)的發(fā)展,其抗凍性會(huì)得到顯著提高。
 
 
圖1.氧化石墨烯分散體的穩(wěn)定性(從左至右對(duì)應(yīng)樣品為UV-0 ~ UV-9)。
 
 
圖2. GO分散體的UV-Vis光譜。
 
 
圖3. AE和GO含量對(duì)砂漿稠度的影響。
 
 
圖4. AE和GO含量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。
 
 
圖5. 150次循環(huán)后不同樣品的降解:(a) M00;(b) MGO-2;(c) MAE-2;(d) MAG-2。
 
 
圖6. 質(zhì)量損失隨凍融次數(shù)的變化。
 
 
圖7. GO-水泥砂漿抗壓強(qiáng)度隨凍融次數(shù)的變化。
 
 
圖8. 加氣砂漿抗壓強(qiáng)度與凍融次數(shù)的關(guān)系:(a)不含GO;(b)含GO。
 
 
圖9. 折減系數(shù)與凍融次數(shù)的關(guān)系。
 
 
圖10. 不同尺度凍/融條件下加氣混凝土的孔隙壓力。
 
 
圖11. (a)順序排列和(b)隨機(jī)排列的納米片示意圖。
 
 
圖12. 幾何模型。
 
 
圖13. 加氣砂漿孔徑分布的函數(shù)。
 
 
圖14. 耦合模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。
 
 
圖15. 溫度隨時(shí)間的變化。
 
 
圖16. MAG-2模型不同時(shí)刻溫度的變化。
 
 
圖17. 液壓隨時(shí)間的變化。
 
 
圖18. MAG-2模型不同時(shí)刻液壓的變化。
 
 
圖19. 應(yīng)變隨時(shí)間的變化。
 
 
圖20. MAG-2模型不同時(shí)刻應(yīng)變的變化。
 
        相關(guān)研究成果由中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Hongyan Zeng等人于2022年發(fā)表在Construction and Building Materials (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126708)上。原文:Exploring the effect of graphene oxide on freeze–thaw durability of air-entrained mortars。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)

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