摘 要

本实验使用GO复合改性市面上已有的成品减水剂，研究了复合后新型减水剂的性能以及对水泥材料水化过程和硬化水泥净浆孔隙的影响。通过超声分散和磁力加热搅拌制备GO减水剂，并且制备了掺杂不同编号减水剂的水泥净浆。分别对3天，7天，14天和28天龄期的水泥净浆进行XRD，SEM等表征。结果表明，GO为成品减水剂引入羧基官能团，但是无法提高减水率，GO减水剂延长了水泥早期水化过程，表现出一定的缓凝性，缓凝作用最多增加44%。但是从中期开始促进水泥的水化过程，表现为28天水化程度是提供更多结晶点，晶面上的晶粒大小最多增加25%。同时GO减水剂改善了水泥样品中10%左右的有害孔，并且调控了水泥断裂面的微观形貌，使得水泥中的水化产物结构更加紧密。

关键词：聚羧酸减水剂、氧化石墨烯、水泥净浆

ABSTRACT

In this experiment, GO finished products were used to modify the finished water-reducing agent on the market, and the properties of the new water-reducing agent after compounding, as well as the effect on the hydration process of the cement material and the pores of the hardened cement paste were studied. The GO water reducing agent was prepared by ultrasonic dispersion and magnetic heating stirring, and a cement paste doped with a different number of water reducing agent was prepared. The cement pastes of 3 days, 7 days, 14 days and 28 days were respectively characterized by XRD and SEM. The results showed that GO introduced carboxylic functional groups for the finished water-reducing agent, but could not increase the water reducing rate. The GO water reducing agent prolonged the early hydration process of the cement and showed a certain retardation, and the retarding effect increased by up to 44%. However, from the mid-term to promote the hydration process of cement, the 28-day hydration degree provides more crystallization points, and the grain size on the crystal surface increases by up to 25%. At the same time, the GO water-reducing agent improved about 10% of the harmful pores in the cement sample, and regulated the micro-morphology of the fracture surface of the cement, making the structure of hydration products in the cement more compact.

Key words: polycarboxylate water reducer, graphene oxide, cement paste

目录

摘 要 2

ABSTRACT 3

第一章 绪论 5

1.1 课题研究背景及意义 5

1.2 研究现状 6

1.3 研究方法、实验手段和内容 7

1.4 研究目标 7

第二章 材料和实验方法 8

2.1 原材料 8

2.2 新型GO减水剂的制备 8

2.3 成品与GO减水剂的掺量确定 9

2.4 水泥净浆样品的制备和凝结时间的测定。 9

2.5 样品的检测 9

第三章 GO复合减水剂的结果与讨论 11

3.1 M系列减水剂与G系列减水剂的FTIR以及XRD表征 11

3.2 减水剂掺量与减水率的测定 13

3.3 不同减水剂对水泥水化过程的影响 13

3.5 SEM 20

第四章 结论分析与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 25

致 谢 28

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

水泥是粉状水硬性胶凝材料，目前广泛使用于建筑等领域。但是随着国家的发展，尤其是第十三个五年计划的发展，水泥材料的需求仍然在逐渐增长。而且更值得关注的是，广泛的应用使得对其性能的要求也日益提高。

作为土木工程中最常用的建筑材料之一，水泥基复合材料的潜力在机械性能方面受到两个主要缺点的限制——低抗拉强度以及断裂韧性低。尽管水泥基复合材料对普通土木结构具有足够的抗压强度，但抗拉强度仅为抗压强度的十分之一左右，这说明了这样一个事实，即在没有钢筋的帮助下，结构几乎无法承受载荷引起的拉力。除了抗拉强度低，作为准脆性材料外，水泥基复合材料的低断裂韧性可能导致突然失效并伴有严重的局部裂纹^[1,2]。

虽然各种高性能水泥复合材料已经在全球范围内生产和应用，但高度脆性和可能出现水泥复合材料开裂的固有局限仍然存在^[3-5]。水泥复合材料的一个值得注意的特征是其相对较高的抗压强度和较低的拉伸强度和弯曲强度，表明水泥复合材料是脆性材料。长久以来，人们通过加入各种水泥外加剂来满足一定的工程需求并且提高水泥性能。其中，最为现代工业广泛使用的外加剂就是减水剂。目前普遍认为，减水剂已经经过了三代的发展，当前正处于以聚羧酸系减水剂为代表的第三代减水剂被广为利用的阶段^[6]。但是因为对水泥材料的性能需求和要求越来越高，目前已有的减水剂性能还不能满足，所以有待研究新型减水剂来提高水泥材料的性能，减少孔隙，提升强度和韧性等。事实上，自从水泥复合材料出现以来，如何显着提高韧性一直是引起人们关注的重点。

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