石墨烯改性水泥基材料：制备、性能及机理

本专著系统研究了石墨烯在水泥基体中的分散性，并利用石墨烯的高导热性及增强基体能力，通过降低因温度和湿度因素引起的收缩应力，有效提升水泥基体的抗裂性，旨在降低早期收缩伴随的裂缝损伤，提高水泥混凝土的服役寿命。在本专著中，针对水泥混凝土收缩开裂的现象，首先研究了石墨烯在水泥基体中的分散性，掌握了均匀分散石墨烯的方法，并建立了其空间分散的表征方法。进而，利用石墨烯的高导热性，使混凝土硬化浆体保持均匀温变，降低温差应力，提升水泥基体的抗裂性。此外，揭示了石墨烯改性水泥材料的微观机理，并基于石墨烯增强水泥基体能力，控制因湿度因素引起的收缩应力，降低早期收缩伴随的裂缝损伤。
本专著详细总结了石墨烯改性水泥基材料的研究背景及成果进展，知识新颖，讨论了纳米材料改性水泥基材料的分散机理及作用机制，对未来水泥混凝土的进一步发展具有非常重要的指导意义和科学应用价值。
本专著主要面向高校、科研机构等的科研工作者。

无

第1章 绪论 001
1.1研究背景 002
1.2国内外研究现状 004
1.2.1水泥收缩裂缝研究 004
1.2.2石墨烯改性水泥基材料研究进展 008
1.3本书研究思路与研究内容 012
1.3.1研究思路 012
1.3.2主要研究内容 013
1.4研究目的与意义 014

第2章 实验设备与分析测试方法 015
2.1实验设备 016
2.2分析与表征方法 016
2.2.1粒度测试 016
2.2.2光谱分析 017
2.2.3显微镜分析 017
2.2.4热分析 018
2.2.5X射线分析 019
2.2.6压汞法分析 020
2.2.7声发射分析 020
2.3物理性能测试 021
2.3.1水泥净浆及胶砂强度 021
2.3.2保水性和失水率 021

第3章 氧化石墨烯在水泥基体中的分散性研究 023
3.1引言 024
3.2氧化石墨烯的团聚行为 025
3.2.1原材料表征 025
3.2.2氧化石墨烯团聚物观察 026
3.2.3氧化石墨烯的团聚机理分析 029
3.3氧化石墨烯的分散性研究 031
3.3.1高速搅拌法 034
3.3.2PCE分散法 038
3.3.3球磨法 041
3.3.4包覆法 043
3.3.5不同分散方法对强度及孔结构的影响 045
3.4本章小结 048

第4章 石墨烯改性水泥基材料的导热及温变性能研究 051
4.1引言 052
4.2石墨烯的分散性研究 053
4.2.1原材料表征 053
4.2.2石墨烯水性悬浮液的分散性表征 055
4.2.3石墨烯在水泥基体中的分散性研究 057
4.3石墨烯对水泥导热能力的影响 059
4.4石墨烯对大体积砂浆内外温差的影响 060
4.5球磨法分散石墨烯及对水泥导热能力的影响 066
4.6本章小结 069

第5章 石墨烯改性水泥基材料的收缩及抗裂性能研究 071
5.1引言 072
5.2石墨烯对早期收缩性能的影响 073
5.2.1实验测试过程 073
5.2.2早期收缩性能 075
5.3石墨烯对抗裂性能的影响 076
5.3.1抗裂实验过程 076
5.3.2抗裂性能表征与评价 078
5.4石墨烯改善收缩及抗裂的机理探讨 083
5.4.1水泥基体内部水分的影响 083
5.4.2水泥基体微观结构的影响 086
5.5本章小结 089

第6章 石墨烯改性水泥基材料的强度及微观结构研究 091
6.1引言 092
6.2石墨烯对力学强度的影响 093
6.2.1PCE分散法制备砂浆的强度 093
6.2.2球磨法制备砂浆的强度 094
6.3氧化石墨烯/石墨烯对水泥水化性能的影响 094
6.3.1氧化石墨烯到石墨烯的转化研究 095
6.3.2水化热分析 096
6.3.3XRD分析 099
6.3.4SEM分析 100
6.4本章小结 101

第7章 结论与展望 103
7.1结论 104
7.2创新点 107

参考文献 108