氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景

水泥基复合材料以简单、易操作、廉价等优点，成为用途最为广泛、用量最大的建筑工程用材料。水泥基复合材料的发展趋势是高性能、长寿命及绿色化，即具有高强度、高韧性、高耐久性和制备过程的绿色无污染^[1-5]。水泥基复合材料存在的最大问题是结构中存在着裂缝、孔隙及渗漏等问题，影响了水泥基复合材料的强度及耐久性，解决水泥基复合材料的裂缝和渗漏问题一直是该领域研究的热点，也是高性能水泥基复合材料发展中必须克服的问题。目前通过添加增强增韧和填充材料的方法，微观结构中裂缝及渗漏等结构缺陷引起的问题并没有得到根本的解决。同时目前这些方法还不具备调控水泥基复合材料结构解决裂缝和渗漏等问题。

随着社会经济的发展，建筑行业及大型工程对水泥基复合材料的需求量巨大，对其性能的要求也在不断的提高。目前全世界每年水泥产量大约为42 亿吨，我国的水泥产量就占到了世界总量的 60%，生产这些水泥及制成水泥基复合材料会对自然资源及环境造成巨大的破坏和污染，加之水泥基复合材料存在的裂缝及渗漏等问题导致其高强度高韧性难以达到，耐久性也远远达不到理论预测的 300-500年的安全使用期限。目前水泥建筑及工程的耐久性一般在 30-100年，如果能够调控微观结构形成致密规整晶态结构，显著提高强度韧性和耐久性，对于减少水泥基复合材料对资源及环境的影响有着非常积极的意义^[6-9]。

2. 研究内容和预期目标

纳米材料的出现为实现水泥混凝土的轻质高强和功能化提供了新的思路，研究纳米材料对水泥基材料性能的影响和作用机理拥有重要的意义。氧化石墨烯作为一种新型纳米碳材料，其对水泥基材料性能的影响和作用机理仍然处于探索阶段。

氧化石墨烯和石墨烯一样拥有极高的强度和独特的二维结构，由于氧化石墨烯拥有大量的亲水性官能团，在水泥基材料中氧化石墨烯拥有比石墨烯更好的分散性。本文将从宏观和微观的角度分析氧化石墨烯对水泥宏观性能的影响以及微观结构的改变。

①氧化石墨烯的合成和性能表征：运用 hummers 法制备得到不同尺寸的氧化石墨烯溶胶，通过 x 射线衍射分析（xrd）、红外光谱分析（ft-ir）等手段对其性能进行表征，并与商品氧化石墨烯进行对比。

3. 研究的方法与步骤

go 的制备

试验所需原材料：不同尺寸的鳞片石墨（200 目、325 目、1200 目、6000 目）、

浓硫酸（98%）、硝酸钠（分析纯）、高锰酸钾（分析纯）

4. 参考文献

[1] 孙伟. 高性能水泥基复合材料的新进展[j]. 中国港湾建设, 1995, (1):34-40.

[2] 蒋家奋. 水泥基材料的科技发展近况[j]. 建筑材料学报, 1990, (4):423-429.

[3] qu x l, zhao x g. previous and present investigations on the components, microstructure and main properties of autoclaved aerated concrete—a review[j]. construction and building materials, 2017, 135:505-516.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～4周）：3月1日～3月28日

文献检索，论文开题，写出开题报告；