為滿足西北地區(qū)改造工程對混凝土材料耐久性和導(dǎo)電性的獨(dú)特要求，采用物理方法合成了具有修復(fù)性能的微膠囊。采用氧化石墨烯作為導(dǎo)電介質(zhì)制備標(biāo)準(zhǔn)混凝土復(fù)合部件。通過正交試驗(yàn)確定了氧化石墨烯和微膠囊的最佳用量。對混凝土在靜載和動(dòng)靜復(fù)合荷載作用下的疲勞試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，對比分析了氧化石墨烯和微膠囊對混凝土抗疲勞性能的影響。最后，利用掃描電鏡(SEM)對混凝土的微觀形貌進(jìn)行了分析，提出了改善混凝土力學(xué)性能和減少疲勞損傷的微觀作用機(jī)理。結(jié)果表明，28 d后混凝土的最佳配合比為微膠囊摻量3%、氧化石墨烯摻量0.1%、水灰比0.5。氧化石墨烯可以促進(jìn)水泥的水化過程，改善水泥基體的孔隙結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)微膠囊造成的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度損失。強(qiáng)度增長率不小于20%。在不同應(yīng)力水平下，單獨(dú)摻雜0.1%氧化石墨烯組和最佳配比組的疲勞壽命損失相對較小。微膠囊均勻地嵌入水泥基體中，氧化石墨烯促進(jìn)了材料內(nèi)部致密微觀結(jié)構(gòu)的形成。兩者的協(xié)同作用保證了結(jié)構(gòu)的完整性和致密性。
圖1. 定西-蘭臨輸電線路臨洮段位置及遠(yuǎn)景:(a)中國地圖，(b)甘肅省地形圖，(c)野外圖。
圖2. 一些測試樣本。
圖3. 巖石高壓動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)。
圖4. 混凝土試件在壓縮試驗(yàn)中的破壞。
圖5. 混凝土壓縮試驗(yàn)損傷過程:(a) 3 d， (b) 7 d， (c) 28 d。
圖6. 混凝土試件在疲勞試驗(yàn)中的損傷模式:(a)靜載荷和(b)動(dòng)靜復(fù)合加載。
圖7. 靜載下混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線:(a) W
0G
0， (b) W
0G
0.1、(c) W
0G
0.2、(d) W
3G
0.1。
圖8. 應(yīng)力水平與平均疲勞壽命的關(guān)系。
圖9. 混凝土中微膠囊和氧化石墨烯的微觀形態(tài):(a)整體形狀和(b)具體形態(tài)。
圖10. 疲勞試驗(yàn)后各試樣的SEM圖像:(a) W
0G
0， (b) W
0G
0.1、(c) W
0G
0.2、(d) W
3G
0.1。
相關(guān)研究成果由哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院Shengyi Cong等人于2023年發(fā)表在Journal of Building Engineering (https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106264)上。原文：Fatigue properties and microstructure of graphene oxide/microcapsule self-healing concrete。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
