分散的氧化石墨烯摻入水泥漿體中，在堿性環(huán)境中容易重新聚集，不利于水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)演變和力學(xué)性能。在這項研究中，開發(fā)了一種新型的功率超聲(PUS)輔助攪拌技術(shù)，以優(yōu)化氧化石墨烯在水泥漿中的分散。利用X-射線計算機斷層掃描(X-CT)和掃描電子顯微鏡-能量分散光譜(SEM-EDS)對氧化石墨烯的分布進行了表征。采用X-射線光電子能譜(XPS)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)和壓汞孔隙度分析(MIP)對水化產(chǎn)物的演化進行了分析。結(jié)果表明，PUS-輔助混合工藝提高了氧化石墨烯Ca
2+和-COO
-基團之間的鍵合能力。此外，與對照組相比，應(yīng)用PUS-輔助混合，1天后氧化石墨烯團塊的平均等效直徑減少了9.9%，1天后彎曲和抗壓強度分別增加了26.6%和3.2%，28天后分別增加了22.7%和12.6%。本研究為納米碳水泥基材料的制備提供了一條新的途徑。
圖1. 熟料和石膏的粒度分布。
圖2. 氧化石墨烯的表征:(a)總光譜，(b) C1s光譜，(c) FTIR光譜，(d) XRD光譜。
圖3. (a)超聲輔助混合裝置(b)混合器內(nèi)部布局，(c)超聲混合鼓底部，(d)超聲波發(fā)生器。
圖4. 氧化石墨烯改性水泥漿體的制備及表征方法。
圖5. 不同樣品水泥漿體中氧化石墨烯的空間分布:(a)“C”組，(b)“C-PUS”組，(C)“C-PCE”組，(d)“CPCE-PUS”組。所有氧化石墨烯顆粒均以RGB顏色渲染。
圖6. 不同樣品的聚團氧化石墨烯直徑。
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圖7. 不同樣品水泥漿中氧化石墨烯的C原子能譜圖結(jié)果:(a)“C”基團，(b)“C-PCE”基團，(C)“C-PUS”基團，以及(d)“C-PCE-PUS”組。
圖8. 固化28天后氧化石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)：（a）“C”組，（b）“C-PUS”組。
圖9. 初步XPS調(diào)查。
圖10. 各組1天Ca2p光譜擬合曲線。
圖11. 各樣品的DTG曲線示意圖:(a) 1天，(b) 28天。
圖12. 不同樣品在第1天和第28天的CH含量。
圖13. 氧化石墨烯改性水泥的FTIR光譜：（a）1天，（b）28天。
圖14. 不同樣品在28d時的孔隙結(jié)構(gòu)。(a)差異孔徑曲線，(b)孔隙率。
圖15. 機械性能測量。(a)抗彎強度結(jié)果，(b)抗壓強度結(jié)果。
圖16. 氧化石墨烯對不同基團的增強效果示意圖。(a)“C”組，(b)“C-PUS”組，(C)“C-PCE”組，(d)“C-PCE-PUS”組。
相關(guān)研究成果由重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Guangqi Xiong等人于2023年發(fā)表在Journal of Building Engineering (https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106321 )上。原文：Effect of power ultrasound assisted mixing on graphene oxide in cement paste: Dispersion, microstructure and mechanical properties
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
