[发明专利]氧化石墨烯作为水泥早期强度增强剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯作为水泥早期强度增强剂的应用，属于建筑材料领域。

背景技术

水泥基材料广泛应用于房屋、桥梁、沿海堤坝等基础设施，但随着经济建设的发展，对水泥基材料的性能也提出了更高要求；实际混凝土结构工程中，在建设早期便承受荷载并遭受有害物质的侵蚀，势必造成水泥基材料性能退化，致使结构形成初始损伤，直接影响结构物耐久性。如何提高水泥基材料的早期性能（力学性能、耐久性能）对提高混凝土结构耐久性意义重大，相关研究逐步引起国内外土木工程界的重视。

氧化石墨烯具有非常优异的性能，其不仅具有良好的润湿性能和表面活性，而且能被小分子或者聚合物插层后剥离，在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。氧化石墨烯的优良特性为提高水泥基材料早期性能提供了新的研究方向，但在现有研究中未见有关氧化石墨烯改性水泥基材料性能的研究报道，针对上述问题，研究氧化石墨烯对水泥强度的影响作用是十分必要的。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种利用氧化石墨烯提高水泥早期强度的方法，从而解决因普通水泥基材料早期性能低而导致结构耐久性降低的问题。

本发明解决问题的技术方案为：

氧化石墨烯作为水泥早期强度增强剂的应用。

氧化石墨烯为纳米级高分子材料，不仅能够填充水泥颗粒间的微小空隙，使水泥微观结构密实平整，氧化石墨烯还具有较高的表面活性，能够促进水泥的水化进程，提高了水泥的力学性能。

本发明所述的氧化石墨烯优选溶解后单层含量在99%以上，氧化石墨烯纯度大于99%的氧化石墨烯。

本发明所述的氧化石墨烯优选所述氧化石墨烯的颗粒直径为1~5μm，厚度为0.8~1.2nm。

本发明的另一目的是提供一种氧化石墨烯改性水泥。

一种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组成，氧化石墨烯占改性水泥总质量的0.05%。

一种改性水泥胶砂的制备方法，包括氧化石墨烯的预处理步骤，所述预处理步骤是将氧化石墨烯于去离子水中超声分散并同时搅拌至少3h。

上述改性水泥胶砂的制备方法优选所述预处理步骤是将氧化石墨烯于去离子水中超声分散并同时搅拌3h。

本发明所述水泥胶砂的制备方法优选将经预处理步骤获得的氧化石墨烯与普通水泥混合，然后按照现有技术中水泥试件的制备方法制备氧化石墨烯水泥胶砂试件，试件制备好后，放入标准养护箱（温度为20±1℃、相对湿度≥95%）养护，1天后拆模并继续在标准养护箱中养护至设定龄期，即可获得早期强度提高的水泥试件。

本发明的有益效果是：本发明利用传统的拌制方式制备氧化石墨烯水泥试件，拌制工艺简单，氧化石墨烯用量少，并能显著提高水泥的早期强度，减小了水泥早期损伤，为改善水泥基材料的耐久性提供新的研究方向。

附图说明

本发明附图4幅，

图1为实施例1所用氧化石墨烯的SEM照片；

图2为实施例1所用氧化石墨烯的TEM照片；

图3为实施例1不同水泥试件的3天养护龄期抗折强度；

图4为实施例1不同水泥试件的3天养护龄期抗压强度。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

氧化石墨烯为南京先丰纳米材料科技有限公司生产。

实施例1

（1）原料

本实施例中所用氧化石墨烯，其颗粒直径为1~5微米，厚度为0.8~1.2纳米，其扫描电镜(SEM)下微观形貌与透射电子显微镜(TEM)下微观形貌如图1和图2所示，

（2）普通水泥试件和氧化石墨烯改性水泥试件的配合比，见表1。

表1水泥试件分组