[发明专利]氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料

说明书

本发明公开了氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料，涉及一种混水泥基复合材料，水泥基复合材料由水泥、水、砂、减水剂和氧化石墨烯组成，所述砂为河砂与沙漠砂组成，沙漠砂的重量占砂总量的50％；其中，按质量百分比计，水泥：水：砂：减水剂：氧化石墨烯＝1000：500：2222.2：2.5～3.4：0.1；所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。本发明将适量氧化石墨烯掺入沙漠砂水泥基材料中均能使其抗压、抗折强度提高，由0％～0.01％的氧化石墨烯掺入后试块力学提升效果最为明显；0.03％的氧化石墨烯全沙漠砂试块，抗压、抗折强度完全可以比拟标准砂试块；氧化石墨烯的掺入对沙漠砂试块的力学性能提升相对于标准砂试块更为明显。

本申请是申请日为2019年04月10日、申请号为201910282999.6、发明名称为《氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料》的分案申请。

技术领域

本发明属于水泥基复合材料技术领域，尤其涉及氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料。

背景技术

随着城镇化和基础设施建设的快速发展，工程建设中对粗、中砂的需求量越来越大，现行工程中的粗、中砂均取自于江、河的河床，但新疆的河流数量较少，且分布很不均。大量采砂不但破坏了河床的结构，还造成本就脆弱的新疆生态环境的严重生态危机，另外，很多乡镇地区远离河流，建设用砂的运费也非常高昂。所以，寻求粗、中砂的替代产品对于新疆地区工程建设显得尤为重要，是该领域中广大学者关注的焦点之一。若是能利用沙漠砂替代粗、中砂应用于工程建设中，则是对合理利用自然资源做出了巨大贡献。但沙漠砂颗粒细，比表面积大、不易拌合，用水泥量和需水量大，易离析和分层，抗压、抗折强度低，耐久性差。

国内外对沙漠砂水泥基材料做了大量的研究，通过掺入纤维、粉煤灰、沥青等来改良其性能。得到结论为：C30强度以上水泥砂浆试块随沙漠砂掺量的提高，试块的抗压、抗折强度先提高后降低。但是这些方法仅在宏观尺度通过高强材料阻止裂缝发展或通过降低水泥基材料孔隙率而提高水泥基材料的强度，在微观尺度的裂缝与孔隙依然存在。

关于氧化石墨烯(GO)，其不仅与石墨烯在力学性能相似，也因其表面丰富的含氧官能团可以很好的悬浮于水中而更被大量的研究应用。因此，展开该方面研究必将对沙漠砂混凝土的推广应用起到重要作用。

发明内容

本发明提供了氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料，本发明提供的复合材料抗折强度高、抗压强度高。

本发明提供了氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料，氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料，所述水泥基复合材料由水泥、水、砂、减水剂和氧化石墨烯组成，所述砂由河砂与沙漠砂组成，沙漠砂的重量占砂总量的50％；其中，按质量百分比计，水泥：水：砂：减水剂：氧化石墨烯＝1000：500：2222.2：2.5～3.4：0.1；

所述水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。本发明将氧化石墨烯引入到沙漠砂水泥基复合材料中，弥补了沙漠砂水泥基复合材料的先天不足，达到甚至超过普通水泥基材料力学和耐久性能等各项指标要求。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明将适量GO掺入沙漠砂水泥基材料中均能使其抗压、抗折强度提高，由0％～0.01％的GO掺入后试块力学提升效果最为明显；GO的掺入对沙漠砂试块的力学性能提升相对于标准砂试块更为明显。

2)本发明经微观机理分析，合理解释了沙漠砂、GO的相互促进作用以及GO作用机理，为进一步的研究提供了依据。

3)本发明将沙漠砂应用于水泥基材料领域，从保护环境、抑制荒漠化、就地取材、合理利用方面来说，具有积极的经济和现实意义。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

向搅拌机内依次加入水泥、砂和氧化石墨烯后，干拌均匀，将减水剂加入水中，搅拌均匀，然后缓慢加入搅拌机中，充分搅拌均匀。