[发明专利]一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土及其制备方法。本发明采用大片径和多层的氧化石墨烯，使得其在混凝土内部中起到桥接作用，能够填补内部孔隙、连接微裂缝，并加速水泥水化晶体的形成，改善了混凝土内部的微观结构。本发明的多层氧化石墨烯混凝土经试验测试，其力学性能和抗渗性能有较大提高，28天与普通混凝土相比，抗压和抗折强度分别提高了17％和32％，抗渗性能提高了44.8％，显著的提高了性能，改善了传统混凝土的局限性。而且本发明所用的多层氧化石墨烯为多层、大片径的，制作相对其他纳米材料更加简单经济，大大提升了其经济实用性，降低了成本。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥作为当今使用最广泛的建筑材料之一，广泛应用于房建和桥梁等工程中。但是由于水泥基材料的抗弯强度低、抗裂性能差等缺点限制了其发展。为了克服其缺点，一些学者在其中掺入聚丙烯纤维和钢纤维等材料，但是掺入钢纤维等材料没有改善水泥基材料的微观结构，也未能抑制水泥中微裂纹的发展。近年来出现的如碳纳米管、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，被广泛研究应用于改善复合材料的各项性能。因此，众多学者开始研究通过掺和纳米材料来改善水泥基材料微观尺度上的几何结构，来提高其机械性能、耐久性和抗渗性等特性。

氧化石墨烯是当前一种新型的二维碳纳米材料，具有极强的力学性能，多层氧化石墨烯抗拉强度可达130MPa，可以改善水泥基材料的强度。但现有水泥基材料采用的氧化石墨烯的厚度较薄、片径较小，导致水泥材料的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土及其制备方法，制备的混凝土不但具有高强度和高抗渗性能，而且成本低廉。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土，包括以下重量份的制备原料：基准水泥350～400份、级配砂650～700份、石子1000～1400份、水180～220份、多层氧化石墨烯0.01～0.4份；所述多层氧化石墨烯的纯度≥95％，片径为10～50μm，厚度为3.4～7.0nm，层数为5～10层。

优选的，所述制备原料包括：基准水泥387份、级配砂685份、石子1115份、水205份、多层氧化石墨烯0.193份。

优选的，所述基准水泥为强度为42.5的基准水泥。

优选的，所述级配砂的细度模数为2.6～2.9，含泥质量小于5％。

优选的，所述石子为二级级配的石子，粒径为5mm～10mm的石子占石子总体积的40％，粒径为10mm～20mm的石子占石子总体积的60％。

本发明提供了上述方案所述高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将多层氧化石墨烯分散到第一部分水中，得到多层氧化石墨烯分散液；

将基准水泥、级配砂、石子和第二部分水进行预拌，得到预拌混合料；

将所述多层氧化石墨烯分散液和剩余的水加入到预拌混合料中进行搅拌，得到浆料；

将所述浆料装入试模中，振实后，将试模上表面浆体抹去，使试件上表面平整，在试件成型后拆模，进行标准养护，得到高强高抗渗多层氧化石墨烯混凝土。

优选的，所述第一部分水占水总量的10％，第二部分水占水总量的40％。

优选的，所述标准养护在标准养护室中进行，所述标准养护的温度为18～22℃，湿度≥95％，时间为28天。

优选的，所述试件成型的条件包括：放置在温度20℃，湿度20％的恒温室内养护24小时。