[发明专利]一种环保型氧化石墨烯砂浆及制备方法

说明书

本发明公开了一种环保型氧化石墨烯砂浆，包括以下质量份数的原料：水泥1份、水0.4份、天然河沙3份、聚羧酸高性能减水剂粉剂0.0015‑0.003份、氧化石墨烯0.0001‑0.001份。其制备方法包括：1)制备氧化石墨烯溶液；2)制备含有氧化石墨烯砂浆的混合溶液；3)制备成环保型氧化石墨烯砂浆；其中氧化石墨烯溶液的制备步骤包括：Ⅰ)获得低阶插层的插层石墨连续材料；Ⅱ)以插层石墨连续材料为阳极，铂线为阴极，在电解质溶液中通入电压为5伏的直流电进行电解剥离约1分钟，得到氧化石墨；Ⅲ)经蒸馏水清洗干净氧化石墨上吸附的稀硫酸，在水中进行超声波分散处理，从而获得氧化石墨烯溶液。

技术领域

本发明涉及混凝土生产技术领域，特别涉及一种环保型氧化石墨烯砂浆，以及制备该砂浆的方法。

背景技术

水泥砂浆是建筑工程领域最重要的建筑材料之一，它具有较高抗压强度，但高脆性、抗拉强度低等。近年来，利用氧化石墨烯来改进水泥砂浆的性能取得了非常可喜成果，研究表明：氧化石墨烯与水泥砂浆的复合，明显地提高了水泥砂浆的力学性能和抗渗性能。

目前，典型的氧化石墨烯砂浆的制备主要包括如下3个主要程序：

一、使用传统化学氧化法制备获得的氧化石墨烯：传统化学氧化法中，最常用的是基于Hummer法的的诸多改进方法，这些方法制备氧化石墨烯的特点是：以浓硫酸和高锰酸钾形成的液态复合氧化剂为基础，配合其它氧化性物质(如硝酸钠、过硫酸钠、五氧化二磷等)来实现对石墨的氧化；在氧化的基础上利用水解反应生成氧化石墨；化学氧化法制备氧化石墨烯粒径范围不易控制；

二、将氧化石墨烯与高性能减水剂混合，并对混合溶液搅拌，之后采用超声技术对混合溶液进行分散处理；

三、将超声处理后的混合溶液、水泥和砂等进行复合，制备成高性能氧化石墨烯砂浆。

上述方法有如下4个方面缺陷：

1、严重的环境污染风险，主要体现在：石墨的氧化过程需要同时消耗大量的浓硫酸和高锰酸钾，石墨与两种反应物质的典型比例分别为1：40和1：3；反应结束后又需要消耗大量的水将其从氧化石墨中洗脱，导致氧化石墨烯的制备通常伴随着大量含酸及重金属离子废水的排放，其比例通常会达到1：1000以上。

2、由于杂质的存在，使得废酸的回收利用成本高，这是导致氧化石墨烯价格较高的主要原因之一。

3、氧化石墨烯粒径范围不易控制，影响了砂浆力学性能和耐久性等。

4、采用超声技术对氧化石墨烯和高性能减水剂的混合溶液进行分散处理，增加了制备设备和制备工序环节，进一步增加了成本。

因此，使用传统化学氧化法制备的氧化石墨烯来规模化生产氧化石墨烯砂浆，不仅会导致严重的环境污染风险，而且价格也高，不利于氧化石墨烯砂浆的产业化和工程应用。同时，氧化石墨烯砂浆的性能也与氧化石墨烯粒径范围等因素紧密相关。因此，发展一种具有合理氧化石墨烯粒径范围、环保型和低成本的氧化石墨烯砂浆势在必行。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种环保型氧化石墨烯砂浆，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

一种环保型氧化石墨烯砂浆，包括以下质量份数的原料：水泥1份、水0.4份、天然河沙3份、聚羧酸高性能减水剂粉剂0.0015-0.003份、氧化石墨烯0.0001-0.001份。

进一步，所述氧化石墨烯的片层厚度分布范围为0.5-2纳米，片径分布范围为0.5-10微米。

进一步，所述水泥为普通硅酸盐水泥；优选地，所述水泥为P.O.42.5。

进一步，所述水为饮用水，水质必须符合行业标准《混凝土用水标准》(JGJ 63—2006)的规定。