一種氧化石墨烯改性水泥基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及氧化石墨締改性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，其屬于一種新型的納 米改性水泥基復(fù)合材料。 技術(shù)背景
[0002] 目前，水泥基復(fù)合材料的使用非常普遍，但其自身存在著許多缺陷，它的初性小而 脆性大，有明顯收縮和易開裂，在受到外力或者內(nèi)應(yīng)力沖擊時(shí)，容易產(chǎn)生裂縫。怎樣解決水 泥基復(fù)合材料的缺陷，已成為一個(gè)熱點(diǎn)問題。
[0003] 在水泥基復(fù)合材料中添加適量纖維可W極大的改善材料的初性及其他性能，人們 常用的有玻璃纖維、鋼纖維、碳纖維、聚丙締纖維等。在水泥基材料中添加納米材料是現(xiàn)在 研究的熱點(diǎn)，可W提高材料的致密度和強(qiáng)度，減少收縮，增強(qiáng)材料的耐久性，常添加納米二 氧化娃、娃溶膠、碳納米管等。與傳統(tǒng)的鋼筋和纖維相比，納米材料的優(yōu)勢(shì)在于納米尺寸的 微?；蛘呃w維作為增強(qiáng)材料，在水泥水化的開始階段能阻止微裂縫的形成和擴(kuò)展。研究發(fā) 現(xiàn)，在水泥基材料中加入納米二氧化娃，可W改善其機(jī)械性能?？墒牵{米二氧化娃具有球 面形狀，長(zhǎng)徑比低，缺乏阻止微裂縫的擴(kuò)展的能力，運(yùn)降低了納米二氧化娃的增強(qiáng)效果；碳 納米管在水中的分散性差，與基體材料的結(jié)合不充分；碳納米管的最外層屏蔽了管體內(nèi)部 與基體接觸，降低了 CNTs與基體的結(jié)合，運(yùn)減弱CNTs的增強(qiáng)效應(yīng)。
[0004] PVA-ECC (PVA !Engineered Cementitous Composite)材料具有優(yōu)異的延性和耐久 性，已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際工程中。但在實(shí)際應(yīng)用中，PVA-ECC材料有一個(gè)非常明顯的問題， 那就是自身的收縮率過大，與普通水泥混凝±的工作協(xié)同性差，使得其廣泛應(yīng)用受到了限 審IJ。為減少材料的收縮，在材料中會(huì)加入一定量的膨脹劑，而膨脹劑主要成分為水化后會(huì)導(dǎo) 致生體積增大的膠凝材料，如MgO和CaO等，可能會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的縫隙，降低材料的耐久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種可W解決傳統(tǒng) ECC在原材料選擇和性能缺陷的氧化石墨締改性水泥基復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種氧化石墨締改性水泥基復(fù)合 材料，其為氧化石墨締、聚乙締醇纖維（PVA)、水泥、粉煤灰、水、石英砂、聚簇酸減水劑、減縮 劑、聚合物和消泡劑按一定比例混合而成，其中水泥：60-100份，粉煤灰：40-100份，石英 砂：140-210份，水：18-50份，聚合物：10-30份；氧化石墨締、聚簇酸減水劑、聚乙締醇纖 維、減縮劑和消泡劑分別占水泥和粉煤灰總質(zhì)量的0. 02-0. 1 %、0. 2-0. 6%、1-5%、0. 5-2% 和 0. 3-2%。
[0007] 按上述方案，所述的水泥為普通娃酸鹽水泥，粉煤灰為二級(jí)粉煤灰。
[0008] 按上述方案，所述的聚合物是下苯乳液，其固含量> 48%，抑值：9.0-10.0,粘度 15-60mPa ?Sd
[0009] 按上述方案，所述的氧化石墨締的層數(shù)為1-5層。
[0010] 按上述方案，所述的氧化石墨締的制備方法包括有W下步驟：
[0011] 1)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將100份濃硫酸加入到=口瓶中，在磁力轉(zhuǎn)子的攬拌下，緩慢加入 10份鱗片石墨、5份過氧化鐘、5份五氧化二憐，控制體系溫度低于5°C;然后，緩慢加熱到 80°C，并反應(yīng)2小時(shí)；再緩慢降到室溫，用去離子水洗涂、過濾，直到抑值接近7,在室溫下 自然風(fēng)干即可得到預(yù)氧化石墨； 陽01引。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取步驟1)制得的預(yù)氧化石墨5份，加入到150份濃硫酸中，再緩 慢加入2份硝酸鋼和25份高儘酸鐘，控制體系溫度低于5°C;將溫度升到35°C，反應(yīng)5個(gè)小 時(shí)，緩慢加入1000份去離子水，再反應(yīng)30min，滴加雙氧水，直到無氣泡產(chǎn)生；然后，趁熱抽 濾，用稀鹽酸洗涂?jī)纱?，再用去離子水多次洗涂，直到抑值接近7,超聲振蕩比，離屯、5min， 取上清液，得到氧化石墨締分散液，或者在6(TC下真空烘干得到固體氧化石墨締。
[0013] 按上述方案，所述的聚乙締醇纖維的性能參數(shù)為：抗拉強(qiáng)度1092MPa、彈性模量 39. 12GPa、直徑 0. 039mm、長(zhǎng)度 12mm。
[0014] 所述的氧化石墨締改性水泥基復(fù)合材料的制備方法，包括有W下步驟：取2mg/ml 的氧化石墨締，備用；按比例稱量水泥、石英砂、粉煤灰，倒入攬拌鍋中攬拌均勻；攬拌均勻 后，按比例稱量減水劑、消泡劑和減縮劑，添加到氧化石墨締的溶液中超聲振蕩2min，最后， 稱取相應(yīng)的聚合物，添加到上述的混合液中攬拌均勻，再加入到拌鍋中攬拌；依據(jù)配合比加 入相應(yīng)質(zhì)量的聚乙締醇纖維到拌鍋中快速攬拌，直至聚乙締醇纖維分散均勻；調(diào)控?cái)埌璧?時(shí)間，至水泥砂漿的跳桌流動(dòng)度達(dá)到190mm W上；即可。
[0015] 本發(fā)明所述減縮劑由多種有機(jī)物聚合而成，有機(jī)物包括單元醇和多元醇和聚醇 酸，無色或者淺黃色液體，易溶于水，黏度IOOmPa. S，固含量> 50%。
[0016] 與現(xiàn)有的技術(shù)比較，本發(fā)明具有W下優(yōu)勢(shì)：本發(fā)明較普通的ECC材料具有更高的 抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度、低收縮、高初性、高延展性等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于復(fù)雜輪廓外形的建筑 結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固；氧化石墨締改性的PVA-ECC材料具備優(yōu)越的應(yīng)變硬化性能和耐久性， 可W應(yīng)用于抗震建筑和經(jīng)常性承受沖擊載荷的橋梁、隧道等工程上。其較小的干縮性能、優(yōu) 異的應(yīng)變硬化性能無不昭示著運(yùn)種材料廣闊的前景，經(jīng)過改進(jìn)后的PVA-ECC材料必能在建 筑工程中、特別是抗震建筑工程中有著獨(dú)特的貢獻(xiàn)。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明提供的的氧化石墨締改性水泥基復(fù)合材料的收縮率與齡期關(guān)系對(duì) 比示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明提供的的氧化石墨締改性水泥基復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度與齡期關(guān)系 對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi) 容并不僅僅局限于下面的實(shí)例。
[0020] 實(shí)施例1-4
[0021] 具體的各個(gè)實(shí)施例按如下表所示的各組分的份數(shù)進(jìn)行配比：