[發明專利]一種低成本氧化石墨烯砂漿及其制備方法

在審

• 申請號: 201711373540.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108101040A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 吳玉友;闕龍鑫;崔昭陽;魏志凱;張國學;陳嘉鍵;程馬遙
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198;C04B28/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 謝泳祥

本發明公開了一種低成本氧化石墨烯砂漿及其制備方法，所述氧化石墨烯砂漿包括下述質量份數的原料：水泥450份、水180份、天然河沙1350份、聚羧酸高效減水劑0.9份、氧化石墨烯溶液原料16.9份；所述氧化石墨烯砂漿的制備方法包括原料的配比、原料的混合、澆筑、成型及養護，制備方法簡單易操作。采用本發明制備的氧化石墨烯砂漿，通過優化原料的配合比例，且添加氧化石墨烯溶液原料，不僅滿足使制成的混凝土滿足強度要求，而且價格低，按本發明制備的氧化石墨烯砂漿價格是其它技術制備同類產品價格的二分之一。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，特別涉及水泥基復合材料制備方法技術領域。

背景技術

水泥基復合材料，如水泥砂漿等廣泛地應用于工業與民用建筑、橋梁、港口等土木工程領域。據報道，自2011以來全世界年均生產36億水泥，其中百分之五十五以上來自中國。水泥基復合材料具有較高抗壓強度，但高脆性、抗拉強度低、延性與韌性較差、易開裂和低抗滲透性能，在機械荷載和環境荷載等因素的共同作用下，其耐久性能降低，結構提前破壞或失效。同時，綠色及可持續發展是時代的必然，大量使用水泥基復合材料，需要生產大量水泥，嚴重影響環境。

世界各國科學家開展了廣泛的研究，尋求解決這些問題的方法和途徑。目前主要技術是：

(1)降低水灰比，這種方法中存在的問題為水灰比越小，強度越高，但沒有提高水泥水化能力，無法從根本上改善凝膠微觀結構，因而對提高水泥基復合材料的強度和耐久性的作用有限。同時，水灰比減小意味著水泥用量增加，價格相應增加，并且大量生產水泥會產生更多環境污染；

(2)添加纖維(如碳纖維、鋼纖維、玻璃纖維)，這種方法主要存在的問題為該技術只是從宏觀上阻止水泥基復合材料的裂紋增長，但沒有提高水泥水化能力，無法從根本上改善凝膠微觀結構，因而對提高水泥基復合材料的強度和耐久性的作用有限；

(3)添加粉煤灰、硅粉、超細礦渣等微細礦物城成分，這種方法主要存在的問題為通過填充使凝膠更密實，但是沒有提高水泥水化能力，無法從根本上改善凝膠微觀結構，因而對提高水泥基復合材料強度和耐久性的作用有限；

(4)添加碳納米管，這種方法主要存在的問題為通過填充使凝膠更密實，沒有提高水泥水化能力，無法從根本上改善凝膠微觀結構，因而對提高水泥基復合材料強度和耐久性的作用有限。并且價格高，不利于推廣應用。

石墨烯是一種新型的二維納米材料,由Novoselov和Geim等科學家于2004年成功地從石墨中分離出來，它不僅具有非常高的抗拉強度和彈性模量,而且還有優異的導電性能、導熱性能和超大的比表面積。氧化石墨烯是石墨烯經過氧化處理后的產物，它繼承了石墨烯許多優異的性能,例如高抗拉強度、大比表面積，更好的親水性和便宜的價格，并且不導電，使得氧化石墨烯比其它納米材料更適合與水泥基材料復合,氧化石墨烯有皺紋的的表面與凝膠產生了機械自鎖、氧化石墨烯與凝膠裂紋之間的強共同作用抑制了裂紋的擴展、氧化石墨烯促進了水泥水化、以及強界面作用力的形成，從根本上提高水泥基復合材料(水泥凈漿、水泥砂漿及混凝土)的抗拉強度、抗折強度、抗壓強度等。同時，適當摻入氧化石墨烯改善了水泥基復合材料的微觀孔結構，提高水泥基復合材料抗氯離子滲透、抗碳化和抗凍性能等。但是目前，氧化石墨烯砂漿制備成本過高，難以應用于工業生產。

發明內容

本發明提供一種低成本氧化石墨烯砂漿及其制備方法，本發明優化原料的配合比，優化了氧化石墨烯砂漿的生產工藝，使所述氧化石墨烯砂漿不僅滿足強度要求，而且價格低，降低了企業的生產成本。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案。