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重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Guangqi Xiong等--功率超聲輔助攪拌對(duì)水泥漿體中氧化石墨烯的影響:分散性、微觀(guān)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能
        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(guān)結(jié)構(gòu)演變和力學(xué)性能。在這項(xiàng)研究中,開(kāi)發(fā)了一種新型的功率超聲(PUS)輔助攪拌技術(shù),以?xún)?yōu)化氧化石墨烯在水泥漿中的分散。利用X-射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描(X-CT)和掃描電子顯微鏡-能量分散光譜(SEM-EDS)對(duì)氧化石墨烯的分布進(jìn)行了表征。采用X-射線(xiàn)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(duì)水化產(chǎn)物的演化進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,PUS-輔助混合工藝提高了氧化石墨烯Ca2+和-COO-基團(tuán)之間的鍵合能力。此外,與對(duì)照組相比,應(yīng)用PUS-輔助混合,1天后氧化石墨烯團(tuán)塊的平均等效直徑減少了9.9%,1天后彎曲和抗壓強(qiáng)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(tuán)氧化石墨烯直徑。
      
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(tuán),(b)“C-PCE”基團(tuán),(C)“C-PUS”基團(tuán),以及(d)“C-PCE-PUS”組。
   
圖8. 固化28天后氧化石墨烯的微觀(guān)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(xiàn)。

   
圖11. 各樣品的DTG曲線(xiàn)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(shí)的孔隙結(jié)構(gòu)。(a)差異孔徑曲線(xiàn),(b)孔隙率。
   
圖15. 機(jī)械性能測(cè)量。(a)抗彎強(qiáng)度結(jié)果,(b)抗壓強(qiáng)度結(jié)果。
   
圖16. 氧化石墨烯對(duì)不同基團(tuán)的增強(qiáng)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

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