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对钢筋混凝土结构的修复以延长其使用寿命是建筑工程领域的重要问题。碱激发材料是低能耗低排放的绿色材料,本课题以碱激发矿渣作为修补砂浆基材,采用石墨烯/环氧树脂复合材料对其改性,促进了高性能修补砂浆应用技术的发展与进步,同时为石墨烯在建筑材料中的应用提供了新思路。主要内容与结论如下:1.完成改性碱矿渣修补砂浆的配合比设计;研究环氧掺量对碱矿渣砂浆黏结性能、收缩性能、毛细吸水性能和抗氯离子扩散性能的影响。研究表明:适量的掺量下环氧树脂可以提高碱矿渣砂浆的黏结抗折强度,并且环氧树脂改性水玻璃激发矿渣砂浆的黏结抗折强度高于Na OH激发组。水玻璃组碱矿渣砂浆总收缩率比Na OH组的砂浆收缩率要高,掺量越大砂浆收缩率降低幅度越大。随环氧掺量增加,改性碱矿渣砂浆的吸水性能呈现先下降后回升的趋势。并且Na OH激发时,环氧树脂对砂浆吸水性能的改善效果更为明显。随着掺量的增加,改性碱矿渣砂浆的氯离子含量先增大后减小,两种激发剂激发下的改性砂浆氯离子扩散系数最低可以降低30%-40%。其中水玻璃激发砂浆的氯离子扩散系数较Na OH组的扩散系数要高。2.合成了石墨烯/环氧树脂复合材料(Reduced Graphene Oxide/Epoxy Resin,RGO/EP),并首次将它应用于碱矿渣基复合材料中。研究表明:通过TEM图像观察发现,在环氧中RGO颗粒簇无团聚现象。Raman光谱中RGO/EP的2D波段证明了制备的RGO为单层结构。RGO/EP与环氧树脂相比在FTIR和Raman光谱中都没有出现新的峰,因此可知RGO与环氧树脂之间的界面没有发生化学变化。金相显微镜图像显示,在水玻璃激发胶凝材料中,RGO/EP具有良好的分散性。3.对环氧和RGO/EP对碱矿渣砂浆力学性能、黏结性能和韧性的影响。研究表明:由于环氧固化慢,环氧树脂改性碱矿渣砂浆3天时抗压强度和抗折强度较低,而RGO/EP可以避免这一问题。RGO/EP解决了环氧掺量较低时黏结强度下降的问题,加入RGO/EP后黏结强度立即提高。RGO/EP极大地增加了改性砂浆的最大挠度和极限载荷,尤其是在水玻璃作为激发剂时。Na OH作为激发剂时,环氧提高了砂浆的韧性,然而,水玻璃作为激发剂时改性砂浆的韧性反而降低。4.分析环氧和RGO/EP对碱矿渣砂浆不同的改性机理,确定了改性砂浆的水化产物与宏观性能的关系。研究表明:在掺入环氧和RGO/EP后,碱矿渣浆体以及浆体与砂子界面明显变得更紧密,其中RGO/EP的改善效果更加明显。环氧树脂与RGO/EP的改性机理不同。环氧树脂利用聚合物膜的黏结效应和填充效应使浆料结构更加致密,增强微观结构,从而达到增强的效果。而RGO/EP作为水化反应的模板,促进形成牡丹花状水化产物,它通过影响水化产物的尺寸和形状,从根本上提高了碱激发材料的性能。