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伴随着国家“一带一路”和沿海开发战略的实施及国防建设需要,水泥混凝土工程的服役环境变得日趋复杂与严酷,其耐久性问题也日益凸显。为使水泥基材料在更复杂环境下应用,改善水泥基材料性能尤其是耐久性成为了水泥混凝土领域研究的重点。目前,石墨烯、碳纳米管等由于具有对水泥水化的催化能力及良好的抗腐蚀性,成为改善水泥基材料力学性能和耐久性能研究的热点。但由于其昂贵的价格限制了其作为水泥添加剂而使用,而片层石墨价格适宜,抗腐蚀性良好,能改善水泥基材料力学性能和耐久性能。因此,本文考虑采用高能球磨法制备石墨水泥基材料,并结合水泥基材料常用添加剂EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物),以探索水泥基材料改性的新路径。本文主要通过采用高能球磨法研究石墨掺量对水泥基材料物理力学性能的影响;并通过添加EVA、早强剂等对其进行进一步改性。通过长期浸泡法和慢冻法进行抗硫酸盐和抗冻性能研究。通过水化热、XRD、SEM和EDS等测试方法进行水化历程和微观形貌分析。通过上述研究得到结论如下:(1)随着石墨的掺入,水泥基材料的流动度降低,标准稠度用水量增加;石墨掺量低于0.4%时,水泥基材料凝结时间缩短,强度有所提升;石墨掺量高于0.4%时,强度则有所下降。EVA的掺入增加了其流动度,减小标准稠度用水量,提高抗折强度,但同时也会延长凝结时间,降低抗压强度;EVA掺量低于2%时,EVA水泥基材料强度略有增加,高于2%时,随着掺量增加,强度降低。复合后石墨掺量不大于0.4%,EVA掺量低于2%时,水泥基材料流动度和标准稠度用水量降低,初凝和终凝时间延长;28天强度先增加后减小,在石墨掺量为0.4%和EVA掺量为1%时强度达到最高为10.73MPa、82.3MPa。(2)耐久性研究结果表明:石墨掺量不大于0.4%、EVA掺量低于2%时能够提高水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能。侵蚀养护30d、90d水泥基材料强度得到一定的提高,随着养护龄期的增加,抗蚀系数均高于空白组。石墨和EVA的掺入均能改善水泥基材料抗冻性能。石墨与EVA复合后同样能够增强水泥基材料抗硫酸盐性能和抗冻性能,最佳掺量为0.4%石墨和1%EVA。(3)水泥水化热测试结果表明:石墨掺量低于0.4%时能够促进水泥水化,加快水化放热速率,EVA掺量高于2%时会延缓水泥水化,降低水化放热速率;XRD分析表明石墨的掺入有利于氢氧化钙的结晶和晶粒长大,EVA则会生成乙酸钙,导致氢氧化钙生成量减少;SEM与EDS观测分析表明:石墨均匀分散在水泥基体中,以折叠、卷曲、交错等形式的片层状结构存在,其宽度约为3~15μm,厚度约为0.2μm,且水泥水化基体中裂缝数量少、宽度窄,EVA产生的聚合物膜交叉覆盖于水泥内部,增大了水泥基材料的密实度,降低了孔隙率。