蔗糖有望同时解决氧化石墨烯在水泥浆体均匀分散和流动性难题

含有超大比表面积和超高的强度的氧化石墨烯（GO）加入水泥基材料中能够明显的提升其力学强度、耐久性、压敏性及导电升温等性能。

但是，由于GO片层会与水泥基材料内部Ca2+离子发生配位络合作用，从而极易在水泥水化环境中发生团聚，阻碍了这些珍贵材料的充分利用。大多数的报告只集中于如何改善GO在碱性水泥溶液中的均匀分散性，或仅集中于GO掺合水泥浆的流动性。由于GO与水泥水化过程中释放的Ca2+离子水之间的交联反应是不可避免的，因此当前报道中研究分散GO的可用方法无法解决由于GO的加入导致的流动性损失。重庆交通大学袁小亚教授团队通过使用绿色天然物质蔗糖不仅改善了GO在水泥孔溶液的分散效果，并研究了其对水泥基材料工作性及力学性能的增强作用。

具有缓凝作用的蔗糖（S）不仅水溶性好，而且加入到水泥基材料中具有螯合作用，形成的蔗糖钙与Ca2+、-OH基团吸附在Ca(OH)2和C-S-H凝胶上，并且蔗糖与Ca2+的反应速度快于GO与Ca2+的配位作用，这样减少了Ca2+诱导GO发生聚沉，从而使GO更好的分散在水泥孔溶液中。同时加入不同比例的蔗糖不仅可以改善GO对水泥基材料流动性损失的影响，使其接近基准试件的流动度，而且额外加入少量蔗糖能使GO在水泥浆体中有更加稳定的分散，从而更好发挥GO的微观调控作用，进一步提高粉煤灰-水泥砂浆的力学强度。

图1 (a-c)不同比例的蔗糖对GO在富钙高碱环境中的分散性测试：（a）紫外可见光光度计，（b）Zeta电位，（c）原子力显微镜

图2（a-d）为水泥砂浆微观结构测试图，（e-h）为水泥净浆微观结构测试图：（a）0.025wt%S+0.01wt%GO，（b）0.03wt%S+0.03wt%GO，（c）0.03wt%S+0.03wt%GO，（d）水泥砂浆XRD，（e）0.01wt%GO，（f）0.025wt%S+0.01wt%GO，（g）净浆XRD，（h）化学结合水含量

研究团队已经使用蔗糖作为分散剂，通过降低碱性水泥溶液中钙离子浓度，改善GO的均匀分散性，从而大大提高水泥复合材料的工作性和力学强度。这种成本廉价且简单有效的方法为石墨烯基纳米工程水泥基复合材料的开发提供了一条新的途径，具有广阔的应用前景。相关论文发表在中科院一区Construction and Building Materials（doi:10.1016/j.conbuildmat.2021.123507）上，原文：The role of sucrose on enhancing properties of graphene oxide reinforced cement composites containing fly ash。