引氣劑（AE）能提高水泥材料的抗凍性。但其發(fā)泡性能會顯著降低抗壓強度。為了在不影響力學性能的前提下提高凍融耐久性，本研究在室內進行了在帶氣砂漿中添加氧化石墨烯(GO)的實驗，并在此基礎上通過微觀結構和數值分析探討其機理。試驗結果表明，0.03 wt%的GO(最佳摻量)可使摻氣砂漿的抗凍性和抗壓強度分別提高18.9%和41.9%。從微觀試驗可以看出，AE和GO都能降低砂漿的間距系數，而在砂漿中加入AE和GO對孔隙率的影響趨勢相反。為了預測凍融過程的惡化，首先提出了考慮氧化石墨烯對凍融過程中水輸運和成核規(guī)律影響的熱-水-力學模型。結果表明，水流和自壓縮均可闡明凍融損傷機理。通過對實驗數據的驗證，證明所建立的模型能夠較好地模擬加氣砂漿的凍結劣化過程，尤其是片狀納米添加劑的情況。數值結果表明，在忽略納米分散性的前提下，隨著氧化石墨烯含量的增加，其抗凍性會不斷提高，因此隨著分散性技術的發(fā)展，其抗凍性會得到顯著提高。
圖1.氧化石墨烯分散體的穩(wěn)定性(從左至右對應樣品為UV-0 ~ UV-9)。
圖2. GO分散體的UV-Vis光譜。
圖3. AE和GO含量對砂漿稠度的影響。
圖4. AE和GO含量對抗壓強度的影響。
圖5. 150次循環(huán)后不同樣品的降解:(a) M00;(b) MGO-2;(c) MAE-2;(d) MAG-2。
圖6. 質量損失隨凍融次數的變化。
圖7. GO-水泥砂漿抗壓強度隨凍融次數的變化。
圖8. 加氣砂漿抗壓強度與凍融次數的關系:(a)不含GO;(b)含GO。
圖9. 折減系數與凍融次數的關系。
圖10. 不同尺度凍/融條件下加氣混凝土的孔隙壓力。
圖11. (a)順序排列和(b)隨機排列的納米片示意圖。
圖12. 幾何模型。
圖13. 加氣砂漿孔徑分布的函數。
圖14. 耦合模型與實驗數據的驗證。
圖15. 溫度隨時間的變化。
圖16. MAG-2模型不同時刻溫度的變化。
圖17. 液壓隨時間的變化。
圖18. MAG-2模型不同時刻液壓的變化。
圖19. 應變隨時間的變化。
圖20. MAG-2模型不同時刻應變的變化。
相關研究成果由中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、凍土工程國家重點實驗室Hongyan Zeng等人于2022年發(fā)表在Construction and Building Materials (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126708)上。原文：Exploring the effect of graphene oxide on freeze–thaw durability of air-entrained mortars。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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