哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
海洋环境中混凝土受碳化和氯离子侵蚀的影响，将出现严重的腐蚀劣化损
伤，降低海工混凝土建筑物的使用寿命。本文设计了石墨烯混凝土配合比，设
置了5种循环腐蚀制度和3个腐蚀周期，研究了碳化和氯离子耦合腐蚀对石墨
烯混凝土微观和宏观性能的影响规律，主要研究内容和成果如下：
（1）腐蚀前后混凝土的微观性能研究
对普通混凝土和石墨烯混凝土进行了场发射扫描电镜分析试验、X-射线衍
射分析试验和压汞试验。结果表明：随着腐蚀周期增加，两种混凝土的微观结
构致密性均先提高后降低，但其最值分别在第1和第2周期；随着耦合腐蚀中
氯离子浓度的增大，石墨烯混凝土致密性逐渐增加，而普通混凝土持续降低；
随着耦合腐蚀中碳化时间的延长，石墨烯混凝土致密性仍持续上升，而普通混
凝土则先增大后减小。上述结果均表明石墨烯延缓了腐蚀速率。
（2）腐蚀前后混凝土的宏观性能分析
对腐蚀前后混凝土进行了自由氯离子含量、pH值、相对动弹性模量及抗压
强度试验。研究表明：随着腐蚀周期增加，碳化和氯离子腐蚀在普通混凝土整
个腐蚀过程中表现为相互促进，而在石墨烯混凝土中由相互抑制逐渐转变为相
互促进，两种混凝土的抗压强度均表现为先升高后降低，但其强度的峰值点所
在周期不同；随着氯离子浓度的增大，普通混凝土抗压强度分别降低了0.2%和
4.9%，而石墨烯混凝土分别增加了3.3%和7.1%；随着碳化时间的延长，普通
混凝土的抗压强度表现为先增大后降低，而石墨烯混凝土缓慢增长，其最大增
长率分别为15.99%和3.89%。
（3）探讨了抗压强度与孔结构参数的关系
提出将总比孔容、大于50nm孔孔隙量和小于50nm孔孔隙量纳入孔隙量参
数，分析了抗压强度与孔径分布参数和孔隙量参数之间的关系。研究表明：抗
压强度与孔径分布参数中的分形维数和孔隙量参数中的大于50nm孔孔隙量分
别呈幂函数和指数函数关系，且其相关性最高。定义混凝土的分形维数与大于
50nm孔孔隙量之比为孔结构综合指标，发现其与抗压强度存在较强的Explinear
函数关系。
关键词：石墨烯混凝土；氯离子腐蚀；碳化作用；微观性能；抗压性能
-I-
哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
Concreteinthemarineenvironmentisaffectedbycarbonationandchlorideion
erosion,whichcauseseriouscorrosionanddeteriorationdamage,reducingthe
servicelifeofmarineconcretestructures.Inthispaper,wedesignedthegraphene
concreteratio,setupfivecycliccorrosionregimesandthreecorrosioncycles,and
studiedtheinfluencelawofcoupledcarbonationandchlorideioncorrosiononthe
microscopicandmacroscopicpropertiesofgrapheneconcrete,andthemain
researchcontentsandresultsareasfollows:
(1)Studyofmicroscopicpropertiesofconcretebeforeandaftercorrosion
Field-emissionscanningelectronmicroscopy,X-raydiffractionanalysis,and
mer