[发明专利]石墨烯纳米材料添加剂、水泥组合物、增强的混凝土及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种用于改善水泥组合物的石墨烯纳米材料的添加剂，所述添加剂包含石墨烯纳米纤维、氧化石墨烯、分散剂和高效减水剂的混合物，其中所述混合物包含至少两种不同的石墨烯纳米纤维，选自：

- 高比表面积的石墨烯纳米纤维，相对于添加剂，所述高比表面积的石墨烯纳米纤维的含量为10重量%至75重量%、面积为260至400 m²/g且长度为0.02至2 µm；

- 低比表面积的石墨烯纳米纤维，所述低比表面积的石墨烯纳米纤维的面积为70至249 m²/g且长度为0.02至2 µm；或

- 长长度的石墨烯纳米纤维，所述长长度的石墨烯纳米纤维的比表面积为30至100 m²/g且长度为5至200 µm，

其中所述高效减水剂为聚羧酸盐醚基高效减水剂或磺化的高效减水剂，

其中所述添加剂中分散剂的量为所述石墨烯纳米纤维和氧化石墨烯的总重量的1%，

其中所述石墨烯纳米纤维的平均直径为2 nm至200 nm，并且

其中所述石墨烯纳米材料的添加剂通过具有不同比例的至少两种石墨烯纳米纤维进行微调，以用于特定性质的不同水泥组合物。

2.根据权利要求1所述的添加剂，其中所述混合物包含三种石墨烯纳米纤维，包括

- 高比表面积的石墨烯纳米纤维，

- 低比表面积的石墨烯纳米纤维，和

- 长长度的石墨烯纳米纤维。

3.根据权利要求1所述的添加剂，其中所述混合物包含：

- 10重量%至50重量%的低比表面积的石墨烯纳米纤维；

- 10重量%至50重量%的高比表面积的石墨烯纳米纤维；和

- 50重量%至90重量%的具有长长度的石墨烯纳米纤维，

条件是石墨烯纳米纤维的重量百分比之总和不大于100%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的添加剂，其中所述氧化石墨烯为粉末或薄片的形式，其平均直径为10至1000 μm。

5.根据权利要求4所述的添加剂，其中所述氧化石墨烯为粉末或薄片的形式，其平均直径为15至800 μm。

6.一种水泥组合物，包含根据权利要求1至5中任一项所述的添加剂。

7.根据权利要求6所述的水泥组合物，其中所述添加剂包含的石墨烯纳米纤维和氧化石墨烯的总量为水泥组合物中水泥重量的0.0002重量%至0.002重量%。

8.根据权利要求6所述的水泥组合物，其中所述高效减水剂的存在量为水泥组合物中水泥重量的1重量%至2重量%。

9.一种制备增强的混凝土的方法，包括将根据权利要求6所述的水泥组合物与水、沙子和砾石混合。

10.一种根据权利要求9所述的方法获得的增强的混凝土。

11.根据权利要求10所述的增强的混凝土在高速公路结构、桥梁、人行道、机场跑道、高速列车的连续板式轨枕、板条箱盖以及用于住宅和商业建筑的预制构件中的用途。