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当水泥基材料固化氯离子的能力有限,难以固化孔溶液中过多的游离态的氯离子时,钢筋混凝土因游离态氯离子含量超过相应的氯离子阈值而发生氯盐侵蚀。若提高水泥基材料固化游离态氯离子的能力,降低孔溶液中游离态氯离子的含量,在固化氯离子的过程中形成难溶性的水化产物进而阻塞氯离子扩散的通道,则水泥基材料抗氯离子侵蚀的性能将显著提高。石墨烯因其独特的以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的结构及巨大的比表面积,具有提高水泥基材料固化氯离子能力的巨大潜力。实际上,石墨烯作为一种应用广范的吸附剂,其对溶液及气体中的各种离子和分子对具有强大的吸附能力,在海水脱盐、吸附各种重金属离子、污水净化等方面均发挥了重要的作用。目前,石墨烯在增强水泥基材料力学性能及功能性方面发挥了重要作用,但是鲜有报道石墨烯等纳米材料改善水泥基材料固化氯离子能力及其机理方面的研究。本课题研究石墨烯增强水泥基材料固化氯离子的能力及机理,对利用纳米材料提高钢筋混凝土抗氯离子侵蚀能力具有重要的科学及工程应用价值。本课题基于“石墨烯水泥基材料性能及机理”这一国家自然科学基金项目（编号:51878116）,本文第三章侧重研究了石墨烯增强水泥基材料固化氯离子的能力,并通过一系列微观测试手段分析了石墨烯及其掺量对水泥基材料固化氯离子机理的影响。基于第三章的研究结果,本文第四章着重研究了分散剂类型、拌合水中氯离子的浓度、氯盐中阳离子的类型以及水灰比等因素对石墨烯水泥基材料固化氯离子性能的影响,并初步探讨了不同因素影响石墨烯水泥基材料固化氯离子的机理。主要研究结论如下:（1）石墨烯在水泥基材料中的合理掺量为0wt%～0.06wt%,此时水泥基材料物理固化氯离子及化学固化氯离子的能力随石墨烯掺量增加而提高。石墨烯的最佳掺量为0.06wt%,养护至28d的水泥基材料对氯离子的总固化率和化学固化率均达到最高值分别为42.08%、23.29%,同比不含石墨烯的试件对氯离子的总固化率和化学固化率分别提高了13.74%、12.87%。但石墨烯掺量为0.06wt%～0.12wt%时,水泥基材料化学固化氯离子的能力及总氯离子固化率随石墨烯掺量提高而降低。（2）掺量为0wt%～0.06wt%的石墨烯可以显著促进水泥基材料在加速期时C3A的水化,提高氢氧化钙（CH）、水化硅酸钙（S-C-H）及水化铝酸钙的生成量,并可显著提高减速期三硫型水化硫铝酸钙（Aft）向单硫型水化硫铝酸钙（AFm）转化的量,这有利于提高水泥基材料固化氯离子的能力。与此同时,孔溶液中与CI-竞争吸附位点的游离态OH-的含量因CH大量生成而降低,这有利于提高水泥基材料对Cl-的固化率。石墨烯掺量为0.06wt%～0.12wt%时,水泥基材料的水化速率随石墨烯掺量提高而降低,水化进程有所延缓,CH、C-S-H及AFm等水化产物的生成量逐渐降低。（3）相比水泥基材料物理固化氯离子能力,石墨烯及其掺量对其化学固化氯离子的能力影响更大。根据SEM-EDS的分析结果,石墨烯水泥基材料早期（3d龄期）固化氯离子能力的水化产物主要为水化铝酸钙,后期为水化硅铝酸钙、水化硅酸钙及其与其他水化产物的固溶体。此外,根据FT-IR光谱的谱图分析结果可知,石墨烯可以显著提高水泥基材料已固化氯离子的水化产物抗碳酸化的能力。石墨烯水泥基材料主要通过物理吸附作用固化氯离子,但是当氯离子浓度在0～1mol/L的范围内升高时其逐渐倾向于通过化学结合作用固化氯离子。（4）在分散剂类型、拌合水中氯离子的浓度、氯盐中阳离子的类型以及水灰比4个因素中,掺入拌合水的氯盐中Ca2+与Na+的摩尔比是影响石墨烯水泥基材料化学固化率和总固化率的首要因素,氯离子的浓度次之。Ca2+与Na+的摩尔比越高,石墨烯水泥基材料固化氯离子的能力越高。拌合水中氯离子浓度和水灰比是影响水泥基材料物理固化氯离子能力的主要因素。氯离子浓度高于1mol/L时,石墨烯水泥基材料固化氯离子的能力随氯离子浓度升高显著降低。石墨烯分散剂不利于水泥基材料固化氯离子,其对石墨烯水泥基材料固化氯离子能力影响从小到大排序为:PVP
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