石墨烯对水泥基材料力学和电学性能的影响
发布时间：2024-03-29 18:49
近年来,我国建筑水泥用量已达到世界水泥使用总量的70%,每年有近20亿立方米的混凝土用于工程建设。当前广泛使用的传统水泥基材料具有脆性大、抗拉强度低和拉伸韧性差等缺陷,这会对结构的长期安全性和耐久性造成不利影响。常见的解决方式是向水泥基中添加钢纤维、碳纤维等宏观纤维增强材料,但这些纤维自身的延性不高,只能限制宏观裂纹的发展,无法从微观尺度上控制初始裂纹的产生和发展。石墨烯是一种理想的二维纳米增强材料,具有巨大的比表面积、优异的物理和化学特性,有望有效提升水泥基材料的力学性能。因此,探索石墨烯对水泥基材料的增强增韧效果及机理对新型混凝土材料的发展具有重要意义。石墨烯表面呈现惰性,很难有效地分散到水或其他溶剂中。因此,研究通过采用不同种类和掺量的表面活性剂(SAAs),利用不同能量的超声波制备出石墨烯分散液,并通过紫外-可见光光谱和离心沉降对其分散效果进行评价。实验结果表明:表面活性剂对石墨烯分散性的改善效果依次为SDBS(十二烷基苯磺酸钠)>SDS(十二烷基硫酸钠)>SP(2651F型聚羧酸系高效减水剂)>CTAB(溴化十六烷基三甲胺)>TX100(聚乙二醇辛基苯...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 石墨烯的基本性质
1.2.1 结构
1.2.2 力学性质
1.2.3 电学性质
1.2.4 热学及光学性质
1.3 石墨烯在水泥基材料中的制备及性能
1.3.1 石墨烯在水泥基材料中的制备
1.3.2 石墨烯对水泥基材料力学性能及耐久性的影响
1.3.3 石墨烯对水泥基材料电学性能的影响
1.3.4 存在的问题
1.4 主要内容和技术路线
1.4.1 主要内容
1.4.2 技术路线
第二章 石墨烯在水性体系中的分散性
2.1 实验设计
2.1.1 原材料
2.1.2 实验仪器
2.2 分散效果表征方法
2.2.1 紫外-可见光光谱
2.2.2 离心沉降
2.3 超声波对石墨烯水性分散的影响
2.3.1 石墨烯分散液的制备
2.3.2 石墨烯分散液的UV-vis表征
2.4 表面活性剂对石墨烯水性分散的影响
2.4.1 SAA-石墨烯分散液的制备
2.4.2 SAA-石墨烯分散液的UV-Vis表征
2.4.3 SAA-石墨烯分散液的稳定性
2.5 本章小结
第三章 石墨烯水泥基材料的基本力学性能
3.1 实验设计
3.1.1 原材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 试件制备及养护
3.1.4 实验方法
3.2 石墨烯对水泥净浆流动性的影响
3.3 石墨烯对水泥净浆力学性能的影响
3.3.1 抗压强度
3.3.2 抗折强度
3.3.3 抗拉强度
3.4 石墨烯对水泥净浆微观结构的影响
3.4.1 SEM分析及EDS能谱分析
3.4.2 XRD物相分析
3.4.3 MIP孔结构分析
3.4.4 显微硬度分析
3.5 本章小结
第四章 MWCNTs/石墨烯水泥基材料的断裂性能
4.1 实验设计
4.1.1 原材料及实验仪器
4.1.2 试件制备
4.1.3 实验方法
4.1.4 断裂能和断裂韧度的计算
4.2 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆基本力学性能的影响
4.3 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆断裂性能的影响
4.4 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆微观结构的影响
4.4.1 SEM分析及EDS能谱分析
4.4.2 XRD物相分析
4.4.3 MIP孔结构分析
4.4.4 显微硬度分析
4.5 本章小结
第五章 石墨烯水泥基材料的电学性能
5.1 实验设计
5.1.1 原材料及实验仪器
5.1.2 电阻率测量方法
5.1.3 试件制备及实验方法
5.2 湿敏性
5.3 温敏性
5.4 压敏性
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简介
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目
学位论文数据集
本文编号：3941146
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 石墨烯的基本性质
1.2.1 结构
1.2.2 力学性质
1.2.3 电学性质
1.2.4 热学及光学性质
1.3 石墨烯在水泥基材料中的制备及性能
1.3.1 石墨烯在水泥基材料中的制备
1.3.2 石墨烯对水泥基材料力学性能及耐久性的影响
1.3.3 石墨烯对水泥基材料电学性能的影响
1.3.4 存在的问题
1.4 主要内容和技术路线
1.4.1 主要内容
1.4.2 技术路线
第二章 石墨烯在水性体系中的分散性
2.1 实验设计
2.1.1 原材料
2.1.2 实验仪器
2.2 分散效果表征方法
2.2.1 紫外-可见光光谱
2.2.2 离心沉降
2.3 超声波对石墨烯水性分散的影响
2.3.1 石墨烯分散液的制备
2.3.2 石墨烯分散液的UV-vis表征
2.4 表面活性剂对石墨烯水性分散的影响
2.4.1 SAA-石墨烯分散液的制备
2.4.2 SAA-石墨烯分散液的UV-Vis表征
2.4.3 SAA-石墨烯分散液的稳定性
2.5 本章小结
第三章 石墨烯水泥基材料的基本力学性能
3.1 实验设计
3.1.1 原材料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 试件制备及养护
3.1.4 实验方法
3.2 石墨烯对水泥净浆流动性的影响
3.3 石墨烯对水泥净浆力学性能的影响
3.3.1 抗压强度
3.3.2 抗折强度
3.3.3 抗拉强度
3.4 石墨烯对水泥净浆微观结构的影响
3.4.1 SEM分析及EDS能谱分析
3.4.2 XRD物相分析
3.4.3 MIP孔结构分析
3.4.4 显微硬度分析
3.5 本章小结
第四章 MWCNTs/石墨烯水泥基材料的断裂性能
4.1 实验设计
4.1.1 原材料及实验仪器
4.1.2 试件制备
4.1.3 实验方法
4.1.4 断裂能和断裂韧度的计算
4.2 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆基本力学性能的影响
4.3 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆断裂性能的影响
4.4 MWCNTs/石墨烯对水泥净浆微观结构的影响
4.4.1 SEM分析及EDS能谱分析
4.4.2 XRD物相分析
4.4.3 MIP孔结构分析
4.4.4 显微硬度分析
4.5 本章小结
第五章 石墨烯水泥基材料的电学性能
5.1 实验设计
5.1.1 原材料及实验仪器
5.1.2 电阻率测量方法
5.1.3 试件制备及实验方法
5.2 湿敏性
5.3 温敏性
5.4 压敏性
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简介
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目
学位论文数据集
本文编号：3941146
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