一種氧化石墨烯混凝土的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種混凝土，特別涉及一種氧化石墨稀混凝土。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的快速發(fā)展，我國基礎設施的建設如火如荼，在公路、橋梁、鐵道、核電、 水電、港口、海洋等重大工程項目正進行著大規(guī)模的建設，規(guī)?？涨?，混凝土結構以其良好 的整體性能、便于施工以及相對低廉的成本一直廣泛地應用于基礎建設領域，我國每年有 約20億方混凝土用于建筑工程，建設用水泥產量占到了世界總產量的70%，但是混凝土 的主要缺陷是脆性、裂縫和滲透，由此引起的容易裂縫等問題是造成其性能下降、使用壽命 縮短的主要原因。
[0003] 在水泥混凝土行業(yè)中，外加劑已廣泛應用到水泥混凝土中，一方面節(jié)約資源保護 環(huán)境為目的，另一方面用于改善水泥基材的化學組成、改善水泥石的孔結構，調控水泥水化 過程，使水泥中的凝膠更加均勻和致密，降低針狀鈣礬石的生成，使得水泥石結構更加致 密，從而有效提高混凝土的強度、抗?jié)B性和耐久性。水泥的顆粒粒徑大多在7~200μπι，但是 其大部分的水化產物C-S-H凝膠為納米尺寸。通過在膠凝材料中摻加納米材料，不光可以 起到填充孔隙的作用，納米材料的高能表面還能起到晶核作用。納米材料的表面能與C-S-H凝膠形成鍵合，誘導鈣礬石在納米材料附件生長，最后形成以納米材料為節(jié)點，C-S-H凝 膠為網絡的三維空間網絡結構，從而大大地提高水泥硬化后漿體的物理力學性能和耐久 性。Shenghua Lv等人利用改進的Hummers法氧化石墨并超聲得到含氧量為29.75%的氧 化石墨烯、并將其復合在水泥基材料中。試驗結果表明0.03%質量摻量的氧化石墨烯能夠 顯著提高水泥砂漿的抗壓、抗彎和抗拉強度，分別提高38.9%、60.7%和78.6%。氧化石墨烯 能有效地調控水泥水化產物的微觀結構從而提高水泥基材料的強度和韌性。
[0004] 但是氧化石墨烯比表面積很大，在堿性環(huán)境下容易發(fā)生絮凝，故氧化石墨烯直接 摻入水泥中會產生絮凝，這對于氧化石墨烯在水泥基材料中的分散很不利，會直接影響氧 化石墨烯產生的增強效果，甚至會由于團聚產生水泥基體缺陷引起強度損失。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種氧化石墨烯混凝土，以解決現有技術中氧化石墨烯在 水泥、混凝土無機材料中分散性差的問題，造成水泥基體缺陷引起強度損失的技術缺陷。
[0006] 本發(fā)明是這樣實現的： 氧化石墨烯混凝土，包括以下組分，各組分按重量份計： 水泥115~415份； 粉煤灰30~50份； 礦粉50~90份； 石子940~1070份； 砂720~1040份； 水155~190份； 石墨烯增強劑4.15~11.70份； 其中，石墨烯增強劑的組分以重量百分比計包括：10~14%減水組分、12~18%保坍組 分、3.2~3.6%葡萄糖酸鈉、8~12%氧化石墨稀、0.4~0.6%穩(wěn)定劑、51~66%去離子水； 其中，減水組分包括30~35%甲基烯基聚氧乙烯醚、3~4%丙烯酸、61~67%去離子，甲基 烯基聚氧乙烯醚和丙烯酸為合成共聚物； 其中，保坍組分包括25~30%稀丙基聚氧乙烯基醚、10~15%馬來酸酐、1%~3%丙烯酸、5 ~8%二丙烯酸乙二醇酯、44~59%去離子水;烯丙基聚氧乙烯基醚、馬來酸酐、丙烯酸和二丙 烯酸乙二醇酯為合成高分子共聚物； 其中，穩(wěn)定劑為聚乙烯吡咯烷酮。
[0007] 本發(fā)明提供的氧化石墨烯混凝土，其中，按重量份計，水泥優(yōu)選315份、粉煤灰優(yōu)選 40份、礦粉優(yōu)選65份、石子優(yōu)選1055份、砂優(yōu)選790份、水優(yōu)選165份、石墨烯增強劑優(yōu)選8.5 份。
[0008] 其中，石墨烯增強劑的組分以重量百分比計，減水組分優(yōu)選12%、保坍組分優(yōu)選 16%、葡萄糖酸鈉優(yōu)選3.4%、氧化石墨烯優(yōu)選10%、穩(wěn)定劑優(yōu)選0.5%、去離子水優(yōu)選58.1%。
[0009] 其中，減水組分以重量百分比計，甲基烯基聚氧乙烯醚優(yōu)選33%、丙烯酸優(yōu)選3.5%、 去離子水優(yōu)選63.5%，甲基烯基聚氧乙烯醚和丙烯酸為合成共聚物。
[0010]其中，保坍組分以重量百分比計，烯丙基聚氧乙烯基醚優(yōu)選27%、馬來酸酐優(yōu)選 12%、丙烯酸優(yōu)選2%、二丙烯酸乙二醇酯優(yōu)選6%、去離子水優(yōu)選53%，烯丙基聚氧乙烯基醚、馬 來酸酐、丙烯酸和二丙烯酸乙二醇酯為合成高分子共聚物。
[0011]其中，水泥優(yōu)選強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥;石的顆粒粒徑優(yōu)選5~31.5mm; 砂的細度模數優(yōu)選3.0~2.3。
[0012]本發(fā)明的有益效果： 1、本發(fā)明提供的氧化石墨烯混凝土，能明顯減少水泥石內部的孔洞，改善水泥石的孔 結構，使水泥中的凝膠更加均勻和致密，能明顯地降低針狀鈣礬石的生成，使得水泥石結構 更加致密，能夠使得水泥中CH晶體細化，從而有效地調控水泥水化產物的微觀結構，提高 混凝土的強度、抗?jié)B性和耐久性。
[0013] 2、本發(fā)明提供的氧化石墨烯混凝土，添加了石墨烯增強劑，該石墨烯增強劑是一 種以羧酸聚合物和氧化石墨烯為主體的高效復合混凝土增強劑，為黑色不透明液體，無毒 無害，無污染，無放射性，比重為1.15g/cm 3，不含氯離子和堿等對混凝土有害的成分，該增 強劑滿足混凝土施工和質量要求。
[0014] 3、本發(fā)明提供的氧化石墨烯混凝土中的石墨烯增強劑為脂肪族高效減水、保坍組 分與氧化石墨烯的復配，脂肪族高效減水保坍組分以聚醚類、羰基化合物為主要原料，在適 當的條件下通過枝鏈接枝反應合成脂肪族高分子鏈，形成適當比例的羧基和聚氧化乙烯基 官能團，以及適量的側鏈枝鏈密度和長側鏈分子量，得到減水和保坍特性，該石墨烯增強劑 利用氧化石墨烯中的極性基團與減水保坍組分的極性作用，使氧化石墨烯得以分散，脂肪 族高效減水、保坍組分屬陰離子高分子表面活性劑，其顯著特點是減水率高、保坍性好、無 氯、低堿，氧化石墨烯增強劑提高同配比混凝土強度30%~46%。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1: 氧化石墨烯混凝土的石墨烯增強劑： (1) 取10%減水組分、12%保坍組分、3.2%葡萄糖酸鈉、8%氧化石墨烯、0.4%的穩(wěn)定劑聚乙 烯吡咯烷酮、66%去離子水； 其中，減水組分以重量百分比計包括：30%甲基烯基聚氧乙烯醚、3%丙烯酸、67%去離子 水； 其中，保坍組分以重量百分比計包括:25%烯丙基聚氧乙烯基醚、10%馬來酸酐、1%丙烯 酸、5%二丙烯酸乙二醇酯、59%去離子水； (2) 將減水組分、保坍組分加入去離子水中，攪拌均勻后備用； (3) 加入葡萄糖酸鈉，攪拌混合，再加入氫氧化鈉調溶液調節(jié)PH值至7.0，然后加入經 20KHz超聲處理3小時的氧化石墨烯，攪拌混合，最后緩慢加入穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮，攪拌 均勻后制得石墨烯增強劑。
[0016] 實施例2: 氧化石墨烯混凝土的石墨烯增強劑： (1) 取14%減水組分、18%保坍組分、3.6%葡萄糖酸鈉、12%氧化石墨烯、0.6%的穩(wěn)定劑聚 乙烯吡咯烷酮、51 %去離子水； 其中，減水組分以重量百分比計包括：35%甲基烯基聚氧乙烯醚、4%丙烯酸、61%去離 子水； 其中，保坍組分以重量百分比計包括：30%稀丙基聚氧乙烯基醚、15%馬來酸酐、3%丙烯 酸、8%二丙烯酸乙二醇酯、44%去離子水； (2) 將減水組分、保坍組分加入去離子水中，攪拌均勻后備用； (3) 加入葡萄糖酸鈉，攪拌混合，再加入氫氧化鈉調溶液調節(jié)PH值至7.0，然后加入經 20KHz超聲處理3小時的氧化石墨烯，攪拌混合，最后緩慢加入穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮，攪拌 均勻后制得石墨烯增強劑。
[0017] 實施例3: 氧化石墨烯混凝土的石墨烯增強劑： (1) 取12%減水組分、16%保坍組分、3.4%葡萄糖酸鈉、10%氧化石墨烯、0.5%的穩(wěn)定劑聚 乙烯吡咯烷酮、58.1%去離子水； 其中，減水組分以重量百分比計包括：33%甲基烯基聚氧乙烯醚、3.5%丙烯酸、63.5% 去咼子水； 其中，保坍組分以重量百分比計包括:27%烯丙基聚氧乙烯基醚、12%馬來酸酐、2%丙烯 酸、6%二丙烯酸乙二醇酯、53%去離子水； (2) 將減水組分、保坍組分加入去離子水中，攪拌均勻后備用； (3) 加入葡萄糖