[发明专利]一种抗高温水泥基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗高温水泥基复合材料及其制备方法，包括以下原料：水泥、水、砂、石墨烯以及羧基化碳纳米管，其中所述石墨烯以及羧基化碳纳米管的质量比为(2:1)～(3:1)。本发明的抗高温水泥基复合材料，石墨烯作为一种优异的二维纳米材料，具有的优异的力学性能、极细的颗粒尺寸和优异的导热性行，但是石墨烯的昂贵价格却又是一个不容忽视的问题；而碳纳米管作为一种类似的一维碳基质纳米材料，虽然在材料性能上比石墨烯略逊，但是其成本却得到了有效的控制；通过将羧基化碳纳米管与石墨烯以一定比例混合，协同增效，使得水泥基复合材料获得更优异的力学和抗高温性能。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种抗高温水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

在现代建筑工程中，水泥基材料结构是最普遍、应用最广泛的结构形式。而因为现代社会不断出现的火灾等问题，往往会使得混凝土的结构受到迫害，造成强度的大幅下降。如何保证混凝土结构在高温作用下具有保留高力学性能的耐高温性成为当今建设发展中的重大理论难题。

随着混凝土高性能化的提出，高性能性混凝土的研究己经越来越引起各方面的广泛关注。当前，传统的改善混凝土微观结构的方法是通过掺入粉煤灰、矿粉等活性矿物掺合料，这归功于粉煤灰、矿粉的微集料特性和活性效应。然而粉煤灰和矿粉等活性矿物掺合料自身的填充效应有限，其二次水化相比水泥水化滞后且效率较低，难以实现混凝土力学性能的提升和长时间保持结构稳定，尤其是在高温下力学性能不足。

基于上述缺陷，有必要对现有的水泥基材料进行改进，以提高其力学性能和耐高温性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种抗高温水泥基复合材料及其制备方法，以提高水泥基材料的力学性能和耐高温性能。

第一方面，本发明提供了一种抗高温水泥基复合材料，包括以下原料：

水泥、水、砂、石墨烯以及羧基化碳纳米管，其中所述石墨烯以及羧基化碳纳米管的质量比为2:1～3:1。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料，所述羧基化碳纳米管的制备方法为：

将浓硫酸和浓硝酸混合后加入碳纳米管，于温度为105～115℃下回流8～12h，过滤后，洗涤至中性即得羧基化碳纳米管。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料，所述水泥采用强度等级为42.5的硅酸盐水泥。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料，所述砂为细骨料河砂，所述砂的细度模量为2.8～3.0，表观密度为2.5～2.7kg/m³。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料，所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为2～5:1。

第二方面，本发明还提供了一种抗高温水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将羧基化碳纳米管、石墨烯放入水中超声搅拌分散得到第一悬浊液；

对第一悬浊液进行研磨，然后再次进行超声搅拌分散得到第二悬浊液；

将水泥和砂混合搅拌，然后加入水和第二悬浊液，继续搅拌即得水泥基复合材料。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料的制备方法，将羧基化碳纳米管、石墨烯放入水中以转速为120～180r/min超声搅拌分散30～60min，得到第一悬浊液；对第一悬浊液进行研磨，然后再次以转速为400～600r/min进行超声搅拌分散30～60min，得到第二悬浊液。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料的制备方法，使用砂磨机对第一悬浊液进行研磨，砂磨机的转速为1400～2000r/min。

可选的，所述的抗高温水泥基复合材料的制备方法，砂磨机的研磨时间为2～3h。