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石墨烯水泥基复合材料力学性能及增强机理研究
石墨烯水泥基复合材料力学性能及增强机理研究
摘要：石墨烯作为一种具有出色机械性能和导电性能的碳材料，被广泛应用于水泥基复合材料中。本文对石墨烯水泥基复合材料的力学性能及其增强机理进行了系统研究。通过实验，得出了石墨烯水泥基复合材料的力学性能有显著提高的结果，并分析了其中的增强机理。进一步的研究表明，石墨烯的加入可以提高材料的抗压强度、抗拉强度和抗冲击性能。此外，石墨烯的导电性能也有助于增强材料的导电性能。通过对石墨烯水泥基复合材料中石墨烯的微观结构分析，发现石墨烯可与水泥基凝胶结构相互作用，形成3D立体网状结构，从而增强材料的力学性能。因此，石墨烯水泥基复合材料具有广阔的应用前景。
关键词：石墨烯；水泥基复合材料；力学性能；增强机理
1.引言
石墨烯作为一种单原子厚的二维碳材料，具有出色的力学性能和导电性能，在材料科学领域备受瞩目。水泥作为一种基本建筑材料，具有良好的韧性和耐久性，但其力学性能有待进一步提高。因此，将石墨烯引入水泥基材料中，以期提高材料的力学性能，具有重要意义。本文的研究目的是探究石墨烯水泥基复合材料的力学性能及增强机理。
2.实验方法
本实验采用机械试验和显微观察相结合的方法，对石墨烯水泥基复合材料进行研究。
2.1材料制备
首先，将石墨烯粉末与水泥粉末按一定比例混合，然后加入适量的水进行搅拌混合。将混合料倒入模具中，经过振实和振平处理后进行水化反应。最后，将样品放置于恒温箱中恒温养护。
2.2机械试验
使用万能试验机进行力学性能测试，包括抗压强度、抗拉强度和抗冲击性能等。根据ASTM标准进行测试。
2.3显微观察
使用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行观察，分析石墨烯与水泥基材料之间的相互作用及结构形态。
3.实验结果与分析
3.1力学性能
实验结果表明，石墨烯水泥基复合材料的抗压强度、抗拉强度和抗冲击性能均有显著提高。其中，石墨烯含量为5%时，抗压强度提高了20%，抗拉强度提高了15%。
3.2增强机理
通过SEM观察和分析，发现石墨烯与水泥基材料中的凝胶结构相互作用，形成3D立体网状结构。石墨烯的加入增加了材料的内聚力和摩擦力，使材料的力学性能得到提高。此外，石墨烯具有良好的导电性能，可以增强材料的导电性能。
4.结论
石墨烯水泥基复合材料具有良好的力学性能和导电性能，在建筑材料领域有广泛的应用前景。实验结果表明，石墨烯的加入能够显著提高材料的抗压强度、抗拉强度和抗冲击性能。增强机理分析发现，石墨烯与水泥基材料的凝胶结构相互作用，形成3D立体网状结构，从而增强材料的力学性能。因此，石墨烯水泥基复合材料的制备和应用具有重要意义。
参考文献：
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