[发明专利]一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆，以水泥、水、砂子、减水剂和氧化石墨烯为原料，进行混合搅拌，形成水泥砂浆，其中，水泥和砂子按照质量比为1:3混合，水灰比为0.35，氧化石墨烯的掺量为水泥固体质量的0.01‑0.07wt％，减水剂的掺量为水泥固体质量的0.198‑0.306wt％。本发明的一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆解决了现有技术中存在的使用小片径薄层氧化石墨烯造成水泥砂浆造价昂贵的问题。本发明还公开了上述水泥砂浆的制备方法。

技术领域

本发明属于水泥砂浆技术领域，涉及一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆，本发明还涉及上述水泥砂浆的制备方法。

背景技术

水泥是当今用量最大的建筑材料之一，广泛应用与水利工程建筑。而其抗弯强度低，抗裂性能差^[1]限制了水泥的发展。微裂纹受外部力扩展演变成宏观裂纹，对水泥材料宏观力学特性有较大影响。近年来碳纳米管、碳纤维和石墨烯等纳米材料因其超高的强度和可拉伸性备受关注，广泛应用于改善复合材料的各项性能。因此，可以通过掺和纳米材料优化水泥材料微观尺度的几何结构，提高其机械性能、耐久性和抗渗性等特性。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种氧化产物。与石墨烯一样，GO拥有优异的机械性能，多层GO的抗拉强度高达为130Mpa，其基面含有大量的含氧基团，使GO具有超大比表面积和表面化学性。此外，由于含氧基团的存在，使其在水中具有良好的分散性。因此，GO可以与其他材料相互作用，改善复合材料的强度和可拉伸性。GO的生产工艺简单，原料廉价，这为其广泛的应用提供了良好的基础。

虽然对GO掺入水泥基材料中对其性能的影响进行了很多研究，但是大多集中于小片径薄层GO，虽然其大幅度增强了水泥基材料的机械性能，但小片径薄层GO材料制作工艺复杂，造价昂贵，影响其广泛使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆，解决了现有技术中存在的使用小片径薄层氧化石墨烯造成水泥砂浆造价昂贵的问题。

本发明的另一目的是提供上述水泥砂浆的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种氧化石墨烯复合的水泥砂浆，以水泥、水、砂子、减水剂和氧化石墨烯为原料，进行混合搅拌，形成水泥砂浆，其中，水泥和砂子按照质量比为1:3混合，水灰比为0.35，氧化石墨烯的掺量为水泥固体质量的0.01-0.07wt％，减水剂的掺量为水泥固体质量的0.198-0.306wt％。

本发明第一种技术方案的特征还在于，

水泥为硅酸盐水泥。

减水剂为聚羧酸型减水剂。

减水剂的减水率为25％，初始固含量为18％。

水泥砂浆中氧化石墨烯的掺量每增加0.01％时，减水剂掺量增加0.018％。

氧化石墨烯采用多层氧化石墨烯粉末。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种氧化石墨烯复合水泥砂浆的制备方法，该水泥砂浆以水泥、水、砂子、减水剂和氧化石墨烯为原料，进行混合搅拌，形成水泥砂浆，其中，水泥和砂子按照质量比为1:3混合，水灰比为0.35，氧化石墨烯的掺量为水泥固体质量的0.01-0.07wt％，减水剂的掺量为水泥固体质量的0.198-0.306wt％；制备过程为：首先制备氧化石墨烯分散液，然后按照上述比例称取水泥、水、砂子、减水剂和氧化石墨烯分散液，然后将水、氧化石墨烯分散液和减水剂依次加入容器中搅拌，使其充分混合得到混合溶液，再将水泥和砂子放入搅拌锅中搅拌，使水泥和砂子搅拌均匀后静置8～12S，然后将混合溶液倒入搅拌锅中搅拌，制备得到水泥砂浆。

本发明第二种技术方案的特征还在于，

制备氧化石墨烯分散液的过程为：将一定量的氧化石墨烯粉末在一定量的去离子水中进行超声分散15-25min，制备得到浓度为2g/L的氧化石墨烯分散液。