多层石墨烯/钢纤维砂浆的制备及力学性能研究
Study on Preparation and Mechanical Properties of Multi-layer Graphene/steel Fiber Mortar
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关键词：
多层石墨烯；钢纤维；砂浆；分散工艺；力学性能
Key words：
Multilayer graphene; Steel fiber; Mortar; Dispersion process; Mechanical property
刊期：
2020年3期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2020.03.077.05
文章编号：
基金项目：
作者：
韩瑞杰1,2；程忠庆2，高 屹2，薛子刚2,3
单位：
1.海军工程大学，武汉 430033；2.海军勤务学院，天津 300450；3.91515部队，三亚 572016
摘要
摘 要：研究了不同掺入工艺下多层石墨烯和钢纤维在水泥基中的分散效果，并对单掺、复掺两种填料下砂浆的抗压、抗折强度和压折比进行了试验研究。结果表明：采用干拌法分散钢纤维和高速离心法分散多层石墨烯的工艺更佳；钢纤维和多层石墨烯的协同作用提高了高掺量多层石墨烯砂浆的抗压和抗折强度，其中复掺钢纤维和多层石墨烯砂浆的28 d抗压强度比单掺多层石墨烯提高32.82%～43.96%，抗折强度提高18.33%～31.08%，且提高程度随着钢纤维掺量的增加而上升。
Abstract: The dispersion effects of multi-layer graphene and steel fibers in cement matrix under different mixing processes were studied. The compressive strength, flexural strength and compressive-flexural ratio of mortar with single and compound fillers were tested. The results show that the process of dispersing multi-layer graphene by dry mixing and high-speed centrifugation is better. The synergistic effect of steel fiber and multi-layer graphene improves the compressive and flexural strength of high content multi-layer graphene mortar, in which the 28 d compressive strength of the mortar mixed with steel fiber and mult-ilayer graphene is 32.82%～43.96% higher than that of mult-ilayer graphene alone, and the flexural strength is 18.33%～31.08% higher than that of mult-ilayer graphene alone, and the degree of improvement increases with the increase of steel fiber content.
结论
（1）研究了不同掺入工艺下多层石墨烯和钢纤维在水泥基中的分散效果，采用干拌法掺入钢纤维的分散系数β1（0.869）小于湿拌法分散系数β2（0.903），因此，钢纤维掺入工艺优选湿拌法；采用高速离心分散制备多层石墨烯水泥基复合材料的电阻比超声分散降低了19.3%，电阻均差减小28.2 Ω，多层石墨烯优选高速离心分散。
（2）随着钢纤维掺量增加，抗压和抗折强度显著提高，单掺钢纤维的最佳体积掺量为1.5%，此时砂浆7 d抗压和抗折强度、28 d抗折强度达到峰值，压折比最小。
（3）随着多层石墨烯掺量增加，砂浆抗压强度及早期抗折强度显著降低，28 d抗折强度先提高后降低，影响不明显。
（4）钢纤维和多层石墨烯的协同作用降低了单掺多层石墨烯对砂浆力学性能的不利影响，提高了高掺量多层石墨烯砂浆的强度和抗裂性能，其中复掺钢纤维和多层石墨烯试件的28 d抗压强度比单掺多层石墨烯提高32.82%～43.96%，抗折强度提高18.33%～31.08%，且提高程度随着钢纤维掺量的增加而上升。
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引用本文
韩瑞杰,程忠庆,高屹,等.多层石墨烯/钢纤维砂浆的制备及力学性能研究[J].混凝土与水泥制品,2020(3):77-81.
HAN R J,CHENG Z Q,Gao Y,et al.Study on Preparation and Mechanical Properties of Multi-layer Graphene/steel Fiber Mortar[J].China Concrete and Cement Products,2020(3):77-81.
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