[发明专利]一种低成本氧化石墨烯砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本氧化石墨烯砂浆及其制备方法，所述氧化石墨烯砂浆包括下述质量份数的原料：水泥450份、水180份、天然河沙1350份、聚羧酸高效减水剂0.9份、氧化石墨烯溶液原料16.9份；所述氧化石墨烯砂浆的制备方法包括原料的配比、原料的混合、浇筑、成型及养护，制备方法简单易操作。采用本发明制备的氧化石墨烯砂浆，通过优化原料的配合比例，且添加氧化石墨烯溶液原料，不仅满足使制成的混凝土满足强度要求，而且价格低，按本发明制备的氧化石墨烯砂浆价格是其它技术制备同类产品价格的二分之一。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及水泥基复合材料制备方法技术领域。

背景技术

水泥基复合材料，如水泥砂浆等广泛地应用于工业与民用建筑、桥梁、港口等土木工程领域。据报道，自2011以来全世界年均生产36亿水泥，其中百分之五十五以上来自中国。水泥基复合材料具有较高抗压强度，但高脆性、抗拉强度低、延性与韧性较差、易开裂和低抗渗透性能，在机械荷载和环境荷载等因素的共同作用下，其耐久性能降低，结构提前破坏或失效。同时，绿色及可持续发展是时代的必然，大量使用水泥基复合材料，需要生产大量水泥，严重影响环境。

世界各国科学家开展了广泛的研究，寻求解决这些问题的方法和途径。目前主要技术是：

(1)降低水灰比，这种方法中存在的问题为水灰比越小，强度越高，但没有提高水泥水化能力，无法从根本上改善凝胶微观结构，因而对提高水泥基复合材料的强度和耐久性的作用有限。同时，水灰比减小意味着水泥用量增加，价格相应增加，并且大量生产水泥会产生更多环境污染；

(2)添加纤维(如碳纤维、钢纤维、玻璃纤维)，这种方法主要存在的问题为该技术只是从宏观上阻止水泥基复合材料的裂纹增长，但没有提高水泥水化能力，无法从根本上改善凝胶微观结构，因而对提高水泥基复合材料的强度和耐久性的作用有限；

(3)添加粉煤灰、硅粉、超细矿渣等微细矿物城成分，这种方法主要存在的问题为通过填充使凝胶更密实，但是没有提高水泥水化能力，无法从根本上改善凝胶微观结构，因而对提高水泥基复合材料强度和耐久性的作用有限；

(4)添加碳纳米管，这种方法主要存在的问题为通过填充使凝胶更密实，没有提高水泥水化能力，无法从根本上改善凝胶微观结构，因而对提高水泥基复合材料强度和耐久性的作用有限。并且价格高，不利于推广应用。

石墨烯是一种新型的二维纳米材料,由Novoselov和Geim等科学家于2004年成功地从石墨中分离出来，它不仅具有非常高的抗拉强度和弹性模量,而且还有优异的导电性能、导热性能和超大的比表面积。氧化石墨烯是石墨烯经过氧化处理后的产物，它继承了石墨烯许多优异的性能,例如高抗拉强度、大比表面积，更好的亲水性和便宜的价格，并且不导电，使得氧化石墨烯比其它纳米材料更适合与水泥基材料复合,氧化石墨烯有皱纹的的表面与凝胶产生了机械自锁、氧化石墨烯与凝胶裂纹之间的强共同作用抑制了裂纹的扩展、氧化石墨烯促进了水泥水化、以及强界面作用力的形成，从根本上提高水泥基复合材料(水泥净浆、水泥砂浆及混凝土)的抗拉强度、抗折强度、抗压强度等。同时，适当掺入氧化石墨烯改善了水泥基复合材料的微观孔结构，提高水泥基复合材料抗氯离子渗透、抗碳化和抗冻性能等。但是目前，氧化石墨烯砂浆制备成本过高，难以应用于工业生产。

发明内容

本发明提供一种低成本氧化石墨烯砂浆及其制备方法，本发明优化原料的配合比，优化了氧化石墨烯砂浆的生产工艺，使所述氧化石墨烯砂浆不仅满足强度要求，而且价格低，降低了企业的生产成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。