1. 研究目的与意义
目的:混凝土是目前使用最为广泛的建筑材料,近年来许多特殊工程如海上石油钻井平台、海底隧道、近海和海岸工程、地下空间、核反应堆防护罩、核废料容器等对混凝土的耐腐蚀性、耐久性和抵抗各种恶劣环境的能力等提出了更高的要求。
1994年larrard等首次提出了超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称uhpc)的概念,直至今天,有关超高性能混凝土向更高强度发展的研究报道仍不断地出现。
而伴随着石墨烯这种新型二维纳米碳材料出现,发现其具有优越的力学、热学和电学性能,是综合性能最好的纳米材料。
2. 国内外研究现状分析
国外:虽然直到1994年uhpc的概念才由larrard等提出,但在此之前对提高混凝土强度的研究就已开始着手。
自从上世纪七十年代混凝土强度的研究较之前有了较大的飞跃后,美国国家科学基金会于1989年投资建立了一个高级水泥基材料科技中心,对uhpc开展了系统的研究,研究内容包括配制技术、强度、耐久性和长期性能等力学性能。
加拿大是第一个建成uhpc桥梁的国家,这座于1997年建成的名叫sherbrooke的人行桥,结构重量还不到普通混凝土结构的一半,但其强度超过200mpa,与钢结构相差无几,这座uhpc人行桥到今天在行业内都有着很高的荣誉。
3. 研究的基本内容与计划
本课题采用改性Hummers法制备GO分散液,并将GO添加到混凝土中,然后进行混凝土试件成型实验、并对掺有GO的超高性能混凝土进行力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、弹性模量)测量实验、微观检测实验(压汞和SEM),从而探究石墨烯对超高性能混凝土性能的影响规律。
1月15日2月10日 查看国内外文献,了解课题相关基本知识;2月11日2月25日 了解国内外的研究进展并完成开题; 2月26日3月10日 了解超高性能混凝土配合比设计方法;3月11日3月25日 掌握石墨烯以及衍生物对水泥基材料性能影响;3月26日4月10日 掌握超高性能混凝土制备工艺;4月11日4月15日 掌握超高性能混凝土力学性能测量方法;4月16日5月10日 撰写毕业设计初稿;5月11日5月31日 提交毕业设计初稿,经指导老师审阅、提出意见后修改、完善毕业设计;6月 1 日6月10日 做好答辩准备。
4. 研究创新点
uhpc在我国的研究已有一段时间,在如何提高其强度方面的探讨从未停止,本课题选用当前比较流行的石墨烯来研究其对uhpc性能的影响。
由于石墨烯属于疏水材料,很难有效地分散在水泥浆中,在力学传递中的效果并不是很好,因此选用亲水性较好的氧化石墨烯(graphene oxide,简称go)添加到uhpc中。
本课题采用改性hummers法制备go分散液,并将go添加到混凝土中,然后进行混凝土试件成型实验、并对掺有go的超高性能混凝土进行力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、弹性模量)测量实验、微观检测实验(压汞和sem),从而探究石墨烯对超高性能混凝土性能的影响规律。
