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石墨烯距离民生商品化的时间还有多久?–混凝土篇

文章来源:unima新材网  2016-02-25

标签:石墨烯混凝土宫非

一个月过去了,跟当初预估 28 天龄期之抗压强度将大于 545 kgf╱cm2的结果有些差异,测出来的结果为 481 kgf╱cm2。我们将再往上调整两种石墨烯氧化物,再继续朝更完美的混凝土质量迈进。其次,由于本研究与参考文献之水灰比不同,我们经积差比较后得到:若本研究比照水灰比 0.344% 时,抗压强度将从 481 kgf╱cm2 调整为 642 kgf╱cm2,这点我们将在第二阶段实验一并测试。

水泥砂漿配比設計區分兩階段,第一階段為水泥砂漿配比設計;第二階段為水泥砂漿流度試驗,第一階段係依據 CNS 1010 規範與文獻,以重量法設計出對照組水泥砂漿混凝土配比,CNS 規範及文獻之水灰比分別為 0.485 及 0.344,其他材料比例均採文獻,以利後續對照分析,水泥砂漿配比設計 (對照組) 請詳表 1。

第二阶段为水泥砂浆流度试验 (以下简称流度试验),流度试验依据 CNS 1012规范,以流度值 110±5% 为目标,测试出用水量即为最佳水灰比,流度试验细分对照组及实验组,对照组以第一阶段水泥砂浆配比设计之水灰比为基础,测试出最佳之水灰比为0.435,再以对照组最佳水灰比为基础,测试出实验的最佳水灰比,水泥砂浆配比设计与试体编号规划请详表 2。


图 1 为流度与水灰比关系图,得知最佳水灰比介于 0.382~0.488,整体水灰比均高于文献的整体水灰比 0.344;混凝土理论,水灰比与减水率呈反例关系,减水率愈高,则水灰比愈低,代表减水效果愈佳,相对强度表现可能较佳趋势,由图2 水灰比与减水率成长关系图,得知减水率整体表现为 PCGO ( 38.55% ) > PCGO( 26.86% ) > PC > PCGO (43.6% ) > NC > GO ( 38.55% ) > GO ( 43.6% ) > GO ( 26.86% ),PCGO 整体表现均优于 NC 及 GO,故 GO 需与 PC 搭配使用,流度表现效果较佳,代表强度更佳。



水泥砂浆抗压强度试验

由水泥砂浆抗压强度试验可推断水泥砂浆质量,以水泥砂浆流度试验值决定混凝土配比设计之水灰比,单一配比设计各灌制 6 颗水泥砂浆立方体块,分别以 3 天、7 天及 28 天龄期进行养护后,抗压强度试验值取平均作为分析。

(一) 水泥砂漿試體灌製及養護試體灌製依據 CNS 1230 規範,單一配比灌製 6 顆水泥砂漿立方體 (5*5 cm),放置常溫靜置 24 ±8 小時拆模;試體養護依據 CNS 3037 規範,以水溫 23 ±2℃ 與每公升含量 6 公克氫氧化鈣溶液進行試體養護,以確保水泥化反應完全。

(二) 水泥砂浆抗压试验 抗压强度试验依据 CNS 1010 规范,以 200 吨万能轴压试验机,加压速率为每秒 1.5~3.5 kg╱cm2至破坏,得最大抗压强度值,抗压强度最低要求依据 CNS 61 规范,卜特兰 I型水泥 3 天、7 天及 28 天龄期水泥砂浆抗压强度分别约为 122 cmkgf╱cm2、193 kgf╱cm2、285kgf╱cm2,由表 3 水泥砂浆平均抗压强度试验值,得知 3 天、7天及 28 天龄期水泥砂浆平均抗压强度最小值分别为 142 kgf╱cm2、244 kgf╱cm2、310kgf╱cm2,均符合规范要求。


试验结果与分析

水泥砂浆质量及化学添加剂效果,透过不同养护龄期、抗压强度成长率及抗压强度平均值叙述统计,分析出水泥砂浆抗压强度表现 。

(一) 抗压强度与养护龄期关系

由图 3 不同龄期抗压强度关系图,得知养护龄期愈长,抗压强度值愈大,养护龄期与抗压强度呈正比例关系,与混凝土理论相符;图 4 文献与本研究抗压强度比较图,得知适当氧化率下,不论文献或本研究抗压强度表现,氧化率愈高,抗压强度愈大,呈正比例关系,但本研究氧化率 43.6% 抗压强度呈现下滑趋势。


依据混凝土理论,水灰比与抗压强度呈反例关系,由图 1 得知,本研究水灰比皆小于文献以 0.344 作为基准,可计算本研究水灰比增减率成长关系图请详图5,本研究 NC、PCGO (26.86%)、PCGO (38.55%) 及PCGO (43.6%) 分别高出文献之水灰比增减率为 26.45%、16.86%、11.92%及 11.05%,均高于约一成以上,故整体抗压强度表现低于文献。


(二) 抗压强度成长率分析由图 6 不同龄期抗压强度成长率关系图,得知抗压强度成长率 PCGO >

PC > GO,PCGO (26.86%)、PCGO (38.55%) 及 PCGO (43.6%) 抗压强度成长率分别介于 37%~59%、43%~66% 及 15%~31%,不同龄期抗压强度成长率表现为氧化率 38.55% > 26.86% > 43.6%;GO(26.86%)、GO (38.55%) 及GO (43.6%) 抗压强度成长率分别介于 -23%~12%、-11%~20% 及-14%~2%,3 天及 28 天龄期抗压强度成长率均小于对照组表现,于不同龄期表现,GO (38.55%) 均为最佳,另 7天龄期表现,GO (26.86%) > GO (43.6%) ,但 3 天及 28 天龄期表现,GO (43.6%) > GO(26.86%);PC 抗压强度成长率介于 17%~45%,于 7 天龄期表现,抗压强度成长率高于 PCGO (43.6%),3 天及 28 天龄期则低于 PCGO (43.6%),但均高于 GO 表现,故不论任何龄期最佳抗压强度成长率表现为PCGO (38.55%),28 天龄期抗压强度成长率达 43%。


整体抗压强度成长率 7 天龄期于大均等 3 天与 28 天龄期表现,PCGO 氧化率愈高,3 天龄期抗压强度成长率愈高,由文献得知 PCGO 氧化率 25.53% 时,3天龄期抗压强度成长率已大於 28 天齡期表現,故初步推斷添加化學劑具有早強效果,氧化率愈高效果明顯 。

图 7 文献与本研究抗压强度成长率比较图,得知本研究 PCGO (26.86%) 与文献氧化程度 26.59% 最为相似,3天、7天与 28天龄期抗压强度成长率表现分别高出文献为 4% 、8% 、2% ,均优于文献表现。在适当氧化率下,不论文献或本研究抗压强度成长率表现,氧化率愈高,抗压强度成长率愈大,呈正比例关系,但氧化 43.6% 抗压强度呈现下滑趋势。


最后,我们依积差反推在水灰比0.344% 下的抗压强度关系如图 8。显示我们目前的配方已经超越现有混凝土水平,但我们在第二阶段将再挑战更高规格,请拭目以待。


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