基于矿渣粉与氧化石墨烯协同效应的水泥基材料力学性能研究
发布时间：2021-08-05 12:37
氧化石墨烯作为一种含有大量活性官能团的新型纳米材料,将其掺入至水泥基体中可加速水化进程,显著优化微观结构,提高力学性能。但前期研究表明,单掺氧化石墨烯会劣化浆体流动性,不利用工程应用。而矿渣粉等矿物掺合料特有的物理特性可显著提高水泥浆体的流动性,但早期强度较低。为此,本文以复掺矿渣粉与氧化石墨烯水泥基材料为研究对象,研究氧化石墨烯掺量、矿渣粉掺量以及水胶比等因素对其流动性和力学性能的影响,分析其水化产物和微观形貌,阐释矿渣粉与氧化石墨烯对水泥基材料的协同作用机理。主要研究内容如下:首先,基于正交试验理论,试验测试了矿渣粉和氧化石墨烯协同作用下水泥基体的流动性,分析了氧化石墨烯掺量、矿渣粉掺量以及水胶比等对流动性的影响规律。结果表明,随氧化石墨烯掺量增加,流动性减小;随矿渣粉掺量增加,流动性增大;随水胶比增大,流动性增大。基于正交试验的极差分析可知,氧化石墨烯掺量对该水泥基材料流动性影响的灵敏性最大、水胶比影响次之、矿渣粉掺量影响最小;且基于流动性的最佳配合比应为氧化石墨烯掺量为0、矿渣粉掺量为50%以及水胶比为0.37。其次,基于三点弯曲和抗压试验测试了矿渣粉和氧化石墨烯协同作用下3d...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯0.01%、0.03%、0.05%水溶液
西安建筑科技大学硕士学位论文143）矿渣粉本次试验选用的矿渣粉为汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司生产的S95级铁矿矿渣粉，化学成分组成详见表2.2，比表面积为418m2/kg；本文选用西安建筑科技大学粉体工程所的HELOS-RODOS型激光粒度仪对该矿渣粉进行粒径分析，如图2.2所示；根据粒径分布结果图可以分析出中位粒径为12.96μm，符合试验要求，如图2.3所示。表2.2S95级矿渣粉化学成分原料SiO2/%CaO%MgO/%Al2O3/%S/%FeO/%TiO2/%R矿渣粉29.9237.326.9215.500.6151.420.991.25图2.2激光粒度分析仪图2.3粒径分布图4）聚羧酸减水剂本次试验选用的减水剂为聚羧酸减水剂，型号为FDXRX-1-320型，减水率为25%。为了使大部分水泥净浆都具有较好的流动性，本文选用40%矿渣粉和60%普通硅酸盐水泥掺量为标准，采用逐步逼近法使水泥净浆流动度控制在185±5mm范围内，计所加入的总水量为W0，试验结果如图2.4所示。由图可以看出，当减水剂掺量在0.5%~1.3%时，总加水量均有显著下降；当减水剂掺量在1.3%~1.6%时，总加水量基本保持不变。因此，本试验选用减水剂的最佳掺量应为1.3%，该掺量的减水剂使此标准的需水量大约减少了36%。
西安建筑科技大学硕士学位论文143）矿渣粉本次试验选用的矿渣粉为汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司生产的S95级铁矿矿渣粉，化学成分组成详见表2.2，比表面积为418m2/kg；本文选用西安建筑科技大学粉体工程所的HELOS-RODOS型激光粒度仪对该矿渣粉进行粒径分析，如图2.2所示；根据粒径分布结果图可以分析出中位粒径为12.96μm，符合试验要求，如图2.3所示。表2.2S95级矿渣粉化学成分原料SiO2/%CaO%MgO/%Al2O3/%S/%FeO/%TiO2/%R矿渣粉29.9237.326.9215.500.6151.420.991.25图2.2激光粒度分析仪图2.3粒径分布图4）聚羧酸减水剂本次试验选用的减水剂为聚羧酸减水剂，型号为FDXRX-1-320型，减水率为25%。为了使大部分水泥净浆都具有较好的流动性，本文选用40%矿渣粉和60%普通硅酸盐水泥掺量为标准，采用逐步逼近法使水泥净浆流动度控制在185±5mm范围内，计所加入的总水量为W0，试验结果如图2.4所示。由图可以看出，当减水剂掺量在0.5%~1.3%时，总加水量均有显著下降；当减水剂掺量在1.3%~1.6%时，总加水量基本保持不变。因此，本试验选用减水剂的最佳掺量应为1.3%，该掺量的减水剂使此标准的需水量大约减少了36%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯复合材料的研究现状及进展[J]. 吕生华,朱琳琳,李莹,贺亚亚,杨文强. 材料工程. 2016(12)
[2]水性丙烯酸酯电磁屏蔽压敏胶的制备及其性能研究[J]. 岳利培,李卫东,白永平. 粘接. 2016(12)
[3]氧化石墨烯在水泥基体中的分散性及对其结构和性能的影响[J]. 吕生华,李莹,赵浩然,贺亚亚,邓丽娟,朱琳琳,贾春茂. 精细化工. 2016(05)
[4]石墨烯对水泥净浆力学性能及微观结构的影响[J]. 曹明莉,张会霞,张聪. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[5]石墨烯纳米片对水泥基复合材料力学性能的影响[J]. 王辉,刘爱红,李航. 混凝土与水泥制品. 2015(12)
[6]石墨烯/水泥复合材料的制备及电学、压敏性能研究[J]. 马颖,安博星,王丹,章若川,王萌,赵聪. 混凝土. 2015(09)
[7]掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性[J]. 刘衡,孙明清,李俊,王应军,张小玉. 功能材料. 2015(16)
[8]氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构和力学性能的影响（英文）[J]. 王琴,王健,吕春祥,刘伯伟,张昆,李崇智. 新型炭材料. 2015(04)
[9]氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚物的制备与性能[J]. 高党国,马宇娟. 精细化工. 2015(01)
[10]氧化石墨烯对水泥净浆流动度及水泥石结构和性能的影响[J]. 吕生华,崔亚亚,孙婷,赵海峰,刘晶晶,丁怀东. 功能材料. 2015(04)
博士论文
[1]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
硕士论文
[1]大掺量高性能矿渣微粉对水泥基材料性能影响的研究[D]. 李泉良.武汉理工大学 2015
[2]氧化石墨烯/两性壳聚糖插层复合物对水泥水化产物晶体结构及力学性能的影响[D]. 邱超超.陕西科技大学 2014
[3]大掺量矿渣粉—水泥基胶凝材料和混凝土性能及其优化的研究[D]. 丁红霞.河海大学 2007
[4]矿渣超细粉在水泥中的应用研究[D]. 杨立军.中南大学 2005
本文编号：3323763
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯0.01%、0.03%、0.05%水溶液
西安建筑科技大学硕士学位论文143）矿渣粉本次试验选用的矿渣粉为汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司生产的S95级铁矿矿渣粉，化学成分组成详见表2.2，比表面积为418m2/kg；本文选用西安建筑科技大学粉体工程所的HELOS-RODOS型激光粒度仪对该矿渣粉进行粒径分析，如图2.2所示；根据粒径分布结果图可以分析出中位粒径为12.96μm，符合试验要求，如图2.3所示。表2.2S95级矿渣粉化学成分原料SiO2/%CaO%MgO/%Al2O3/%S/%FeO/%TiO2/%R矿渣粉29.9237.326.9215.500.6151.420.991.25图2.2激光粒度分析仪图2.3粒径分布图4）聚羧酸减水剂本次试验选用的减水剂为聚羧酸减水剂，型号为FDXRX-1-320型，减水率为25%。为了使大部分水泥净浆都具有较好的流动性，本文选用40%矿渣粉和60%普通硅酸盐水泥掺量为标准，采用逐步逼近法使水泥净浆流动度控制在185±5mm范围内，计所加入的总水量为W0，试验结果如图2.4所示。由图可以看出，当减水剂掺量在0.5%~1.3%时，总加水量均有显著下降；当减水剂掺量在1.3%~1.6%时，总加水量基本保持不变。因此，本试验选用减水剂的最佳掺量应为1.3%，该掺量的减水剂使此标准的需水量大约减少了36%。
西安建筑科技大学硕士学位论文143）矿渣粉本次试验选用的矿渣粉为汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司生产的S95级铁矿矿渣粉，化学成分组成详见表2.2，比表面积为418m2/kg；本文选用西安建筑科技大学粉体工程所的HELOS-RODOS型激光粒度仪对该矿渣粉进行粒径分析，如图2.2所示；根据粒径分布结果图可以分析出中位粒径为12.96μm，符合试验要求，如图2.3所示。表2.2S95级矿渣粉化学成分原料SiO2/%CaO%MgO/%Al2O3/%S/%FeO/%TiO2/%R矿渣粉29.9237.326.9215.500.6151.420.991.25图2.2激光粒度分析仪图2.3粒径分布图4）聚羧酸减水剂本次试验选用的减水剂为聚羧酸减水剂，型号为FDXRX-1-320型，减水率为25%。为了使大部分水泥净浆都具有较好的流动性，本文选用40%矿渣粉和60%普通硅酸盐水泥掺量为标准，采用逐步逼近法使水泥净浆流动度控制在185±5mm范围内，计所加入的总水量为W0，试验结果如图2.4所示。由图可以看出，当减水剂掺量在0.5%~1.3%时，总加水量均有显著下降；当减水剂掺量在1.3%~1.6%时，总加水量基本保持不变。因此，本试验选用减水剂的最佳掺量应为1.3%，该掺量的减水剂使此标准的需水量大约减少了36%。
【参考文献】：
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[3]氧化石墨烯在水泥基体中的分散性及对其结构和性能的影响[J]. 吕生华,李莹,赵浩然,贺亚亚,邓丽娟,朱琳琳,贾春茂. 精细化工. 2016(05)
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[6]石墨烯/水泥复合材料的制备及电学、压敏性能研究[J]. 马颖,安博星,王丹,章若川,王萌,赵聪. 混凝土. 2015(09)
[7]掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性[J]. 刘衡,孙明清,李俊,王应军,张小玉. 功能材料. 2015(16)
[8]氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构和力学性能的影响（英文）[J]. 王琴,王健,吕春祥,刘伯伟,张昆,李崇智. 新型炭材料. 2015(04)
[9]氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚物的制备与性能[J]. 高党国,马宇娟. 精细化工. 2015(01)
[10]氧化石墨烯对水泥净浆流动度及水泥石结构和性能的影响[J]. 吕生华,崔亚亚,孙婷,赵海峰,刘晶晶,丁怀东. 功能材料. 2015(04)
博士论文
[1]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
硕士论文
[1]大掺量高性能矿渣微粉对水泥基材料性能影响的研究[D]. 李泉良.武汉理工大学 2015
[2]氧化石墨烯/两性壳聚糖插层复合物对水泥水化产物晶体结构及力学性能的影响[D]. 邱超超.陕西科技大学 2014
[3]大掺量矿渣粉—水泥基胶凝材料和混凝土性能及其优化的研究[D]. 丁红霞.河海大学 2007
[4]矿渣超细粉在水泥中的应用研究[D]. 杨立军.中南大学 2005
本文编号：3323763
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