[發明專利]氧化石墨烯作為水泥早期強度增強劑的應用

無效

• 申請號: 201310023357.7
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103058541A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 范穎芳;張世義
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C04B22/06
• 分類號: C04B22/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術領域

本發明涉及氧化石墨烯作為水泥早期強度增強劑的應用，屬于建筑材料領域。

背景技術

水泥基材料廣泛應用于房屋、橋梁、沿海堤壩等基礎設施，但隨著經濟建設的發展，對水泥基材料的性能也提出了更高要求；實際混凝土結構工程中，在建設早期便承受荷載并遭受有害物質的侵蝕，勢必造成水泥基材料性能退化，致使結構形成初始損傷，直接影響結構物耐久性。如何提高水泥基材料的早期性能（力學性能、耐久性能）對提高混凝土結構耐久性意義重大，相關研究逐步引起國內外土木工程界的重視。

氧化石墨烯具有非常優異的性能，其不僅具有良好的潤濕性能和表面活性，而且能被小分子或者聚合物插層后剝離，在改善材料的熱學、電學、力學等綜合性能方面發揮著非常重要的作用。氧化石墨烯的優良特性為提高水泥基材料早期性能提供了新的研究方向，但在現有研究中未見有關氧化石墨烯改性水泥基材料性能的研究報道，針對上述問題，研究氧化石墨烯對水泥強度的影響作用是十分必要的。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種利用氧化石墨烯提高水泥早期強度的方法，從而解決因普通水泥基材料早期性能低而導致結構耐久性降低的問題。

本發明解決問題的技術方案為：

氧化石墨烯作為水泥早期強度增強劑的應用。

氧化石墨烯為納米級高分子材料，不僅能夠填充水泥顆粒間的微小空隙，使水泥微觀結構密實平整，氧化石墨烯還具有較高的表面活性，能夠促進水泥的水化進程，提高了水泥的力學性能。

本發明所述的氧化石墨烯優選溶解后單層含量在99%以上，氧化石墨烯純度大于99%的氧化石墨烯。

本發明所述的氧化石墨烯優選所述氧化石墨烯的顆粒直徑為1~5μm，厚度為0.8~1.2nm。

本發明的另一目的是提供一種氧化石墨烯改性水泥。

一種氧化石墨烯改性水泥，所述改性水泥由普通水泥和氧化石墨烯組成，氧化石墨烯占改性水泥總質量的0.05%。

一種改性水泥膠砂的制備方法，包括氧化石墨烯的預處理步驟，所述預處理步驟是將氧化石墨烯于去離子水中超聲分散并同時攪拌至少3h。

上述改性水泥膠砂的制備方法優選所述預處理步驟是將氧化石墨烯于去離子水中超聲分散并同時攪拌3h。

本發明所述水泥膠砂的制備方法優選將經預處理步驟獲得的氧化石墨烯與普通水泥混合，然后按照現有技術中水泥試件的制備方法制備氧化石墨烯水泥膠砂試件，試件制備好后，放入標準養護箱（溫度為20±1℃、相對濕度≥95%）養護，1天后拆模并繼續在標準養護箱中養護至設定齡期，即可獲得早期強度提高的水泥試件。

本發明的有益效果是：本發明利用傳統的拌制方式制備氧化石墨烯水泥試件，拌制工藝簡單，氧化石墨烯用量少，并能顯著提高水泥的早期強度，減小了水泥早期損傷，為改善水泥基材料的耐久性提供新的研究方向。

附圖說明

本發明附圖4幅，

圖1為實施例1所用氧化石墨烯的SEM照片；

圖2為實施例1所用氧化石墨烯的TEM照片；

圖3為實施例1不同水泥試件的3天養護齡期抗折強度；

圖4為實施例1不同水泥試件的3天養護齡期抗壓強度。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

氧化石墨烯為南京先豐納米材料科技有限公司生產。

實施例1

（1）原料

本實施例中所用氧化石墨烯，其顆粒直徑為1~5微米，厚度為0.8~1.2納米，其掃描電鏡(SEM)下微觀形貌與透射電子顯微鏡(TEM)下微觀形貌如圖1和圖2所示，

（2）普通水泥試件和氧化石墨烯改性水泥試件的配合比，見表1。

表1水泥試件分組