石墨烯对超高性能混凝土性能的影响
摘 要
随着科学技术的发展，纳米技术逐渐应用于土木工程材料当中。石墨烯作为一种新型纳米材料，具有优良的力学、热学、电学性能，目前石墨烯及其衍生物对水泥基材料性能的影响是国内外研究的热点。本文介绍了超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）的研究背景，并结合国内外研究现状对本课题的可行性进行分析。本文主要探究氧化石墨烯对UHPC微观结构（微观形貌、孔隙率、孔径分布）和力学性能（抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模型）的影响，得到氧化石墨烯在UHPC中的最优掺量。本研究结果对于UHPC的配合比优化设计和性能改善具有指导意义。
关键词：超高性能混凝土；石墨烯；力学性能；微观结构
Abstract
With the development of science and technology, nanotechnology is gradually applied to civil engineering materials. As a new nano-material, graphene has excellent mechanical, thermal and electrical properties. At present, the effect of graphene and its derivatives on the properties of cement-based materials is a hot topic at home and abroad. This paper introduces the research background of Ultra-High Performance Concrete (abbreviated as UHPC), and analyzes the feasibility of this topic based on the research status at home and abroad. This article focuses on the effect of graphene oxide on UHPC microstructures (micromorphology, porosity, pore size distribution) and mechanical properties (compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, elasticity model), resulting in graphene oxide in The optimal amount in UHPC. The results of this study have guiding significance for optimizing design and performance of UHPC.
Key words：Ultra-High Performance Concrete; Graphene; Mechanical Properties; Microstructure
引言
随着科技和经济的持续发展，人们对新型科技的研究也逐步地深入。现代科技结合传统工程技术使得土木工程行业发展得更是迅速，这也使得人们对现代工程结构有着越来越高的要求。当前所建设的超高层建筑、大跨度桥梁、高等级道路以及其他特种建筑除了对结构上有着严格的要求外，对材料方面的要求也越来越高。超高性能混凝土材料(Ultra-High Performance Concrete，以下称为UHPC）作为一种新发展的建筑材料，在系统研究和实际应用中均取得了相对不错的成果。UHPC具有强度高质量轻、耐久性良好、抗腐蚀效果强、绝缘隔热等性能特点，正在越来越多地用在实际工程当中，使用UHPC的建筑物构筑物所表现出的各项优点也受到土木行业的广泛关注。随着研究人员的逐步探究，发现对UHPC原料和配合比上进行改良可以提高其各项性能，而伴随纳米技术的研究深入，纳米材料也成为从微观角度提升超高性能混凝土材料性能的重要手段，石墨烯作为一种新型碳材料，在材料性能上优于其他同类产品。凭借石墨烯在UHPC中发挥的各项性能，在改善UHPC的力学强度、耐久性及抗腐蚀性等方面表现出优秀效果，具有更加良好的应用前景。
1本课题研究内容
本课题针对氧化石墨烯对超高性能混凝土性能的影响，主要研究的有以下这些内容：根据现有的研究基础，对超高性能混凝土（UHPC）制备所需的材料、性能发挥机理、工程应用展开研究，研究UHPC的配合比，并对其制备工艺进行改良，研究氧化石墨烯对UHPC宏观性能和微观性能的影响，并对UHPC试件进行力学性能测量。研究UHPC试件成型实验、成型工艺，根据UHPC力学性能，进行抗压强度实验测量、劈裂抗拉强度实验测量、抗弯强度试验测量以及弹性模量测量实验。根据压汞和SEM法等分析测试技术，对UHPC微观结构进行探究。本文主要探究氧化石墨烯对UHPC微观结构（微观形貌、孔隙率、孔径分布）和力学性能（抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模型）的影响，得到氧化石墨烯在UHPC中的最优掺量。本研究结果对于UHPC的配合比优化设计和性能改善具有指导意义。2课题提出的背景以及研究意义
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