CN103130436A - 氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料及其制备方法。所述氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料包括氧化石墨烯、石墨烯、分散剂、增稠稳定剂、减水剂、消泡剂和水泥基体，其中，氧化石墨烯和石墨烯的总质量与水泥基体的质量比为（0.0005~0.5）：1，氧化石墨烯和石墨烯的总质量、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：（0.05~10）：（0.1~20）：（0.1~20）：（0.05~5）。本发明的复合材料中，氧化石墨烯和石墨烯均匀分散在水泥基体中，与传统水泥材料相比，抗拉、抗折强度、电导率均有显著提高，具有更优异的力学性能和电学性能，可适用于多功能建筑材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料增强复合材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构，其独特的晶体结构使其具有优异性质，如高热导性、高机械强度、奇特的电学性质和光学性质。例如：石墨烯具有极高的电子迁移率，高达20,0000cm2×V-1×s-1，石墨烯的电导率也达到1000000S/m.此外，石墨烯是目前自然界中力学性能最好的材料，它的杨氏模量为1TPa，拉伸强度高达130GPa。([具体可见文献：K.S.Novoselov et al.Science,2004,306:666.C.Lee,et al.Science,2008,321:385.K.S.Kim,et al.Nature,2009,457:706.X.S.Li,et al.Science,2009,324:1312.S.Bae,et al.Nature Nanotechnology,2010,5:574.X.Wang,et al.Nano Letters,2008,8:323.L.G.D.Arco,et al.ACS Nano,2010,4:2865.A.Geim,Nat.Mater.2007,6,183.]。
因此，石墨烯或氧化石墨烯可以作为理想的增强材料，赋予复合材料新的功能性，扩展复合材料的应用领域。石墨烯或氧化石墨烯如与水泥进行良好复合可以实现两种材料的优势互补或加强，不仅能大幅度改善水泥基的力学性能，而且能够使复合材料具有许多新型功能，如抗静电、微波吸收、电磁屏蔽、压敏传感等。
然而目前，石墨烯或氧化石墨烯用于增强水泥基复合材料的研究没有相关报道和专利申请。但由于石墨烯或氧化石墨烯大的比表面积，它们之间存在较强的范德华力，容易相互缠绕和团聚。所以，石墨烯或氧化石墨烯在水泥基复合材料中的分散情况对其性能的影响至关重要。
发明内容
面对现有技术存在的上述问题，本发明人意识到在使用氧化石墨烯和石墨烯时首先在分散剂存在下使其在水溶液中均匀分散，再分别加入增稠稳定剂、减水剂、消泡剂和水泥基体，最后成型固化，可望制备出力学和电学性能优异的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料。
在此，一方面，本发明提供一种氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其中，所述氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料包括氧化石墨烯、石墨烯、分散剂、增稠稳定剂、减水剂、消泡剂和水泥基体，其中，氧化石墨烯和石墨烯的总质量与水泥基体的质量比为（0.0005～0.5）：1，氧化石墨烯和石墨烯的总质量、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比可为1：（0.05～10）：（0.1～20）：（0.1～20）：（0.05～5）。
本发明的复合材料中，氧化石墨烯和石墨烯均匀分散在水泥基体中，与传统水泥材料相比，抗拉、抗折强度、电导率均有显著提高，具有更优异的力学性能和电学性能，可适用于多功能建筑材料领域。
较佳地，氧化石墨烯和石墨烯的总质量与水泥基体的质量比可为（0.005～0.1）：1。
较佳地，所述氧化石墨烯和石墨烯中氧的质量含量可为0～50%，更优选0.1～25%。其中，氧化石墨烯和石墨烯的比例可以是任意比，优选地，所述氧化石墨烯和石墨烯的质量比可为1：（0.1～10）。
较佳地，氧化石墨烯和石墨烯的总质量、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：（0.1～3）：（0.5～5）：（0.5～5）：（0.2～2）。
较佳地，所述的氧化石墨烯和石墨烯的厚度可为0.3nm～500nm，优选1nm～50nm；尺寸大小为10nm～500μm，优选100nm～50μm。
本发明中，所述的分散剂是阳离子型分散剂、阴离子型分散剂、非离子型分散剂中的一种，或者是非离子型分散剂与阳离子型分散剂、阴离子型分散剂中的一种的组合。阳离子型分散剂可为十八烷基三甲基氯化铵、C12～14烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠；非离子型分散剂可为聚乙二醇辛基苯基醚、壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂、阿拉伯胶、失水山梨醇单月桂酸酯(司盘-20、司盘-40、司盘-60和司盘-80)、环氧乙烷加成物(吐温-20、吐温-40、吐温-60和吐温-80)、月桂醇聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺、油酸单甘油酯、聚氧乙烯蓖麻油和聚氧乙烯羊毛脂；阴离子型分散剂可为聚丙酸、聚（甲基）丙烯酸氨、聚（甲基）丙烯酸钠、脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠。
本发明中，所述的增稠稳定剂可为纤维素、聚乙二醇辛基苄基醚、壬基酚聚氧乙烯乳化剂、阿拉伯胶、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或任意两种以上的组合；所述的减水剂可为萘系磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺甲醛树脂类高效减水剂和羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效减水剂中的一种或任意两种以上的组合；所述的消泡剂可为磷酸三丁酯、聚丙烯酸酯、和硅烷铜聚醚中的一种。
较佳地，所述的水泥基体可为水泥和细砂组合物，其中水泥与细砂的质量比可为（0.3～1）：1。
另一方面，本发明提供一种上述氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料的制备方法，包括：将分散剂溶于水中，并向其中加入氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀形成第一混合液；在强力搅拌下将增稠稳定剂加入到所述第一混合液形成第二混合液；将减水剂溶于水中，向其加入所述第二混合液，搅拌均匀形成第三混合液；将消泡剂和水泥基体加入到所述第三混合液，搅拌均匀形成第四混合液；以及将所述第四混合液装入模具成型24小时后脱模后再放入养护室养护27天。
本发明中，所述养护室的相对湿度可为50±5%，温度可为23±2℃。
本发明提供的工艺简单，过程易控制，力学性能和电学性能优异，制备成本低，可适用于多功能和智能建筑领域。
具体实施方式
以下结合下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明以氧化石墨烯和水泥基体为原料，通过分散剂、增稠稳定剂、减水剂、消泡剂的作用可以获得力学性能和电学性能优异的水泥基复合材料。
浆料的制备
首先制备分散剂溶液，将分散剂溶于水中，优选溶于去离子水中制得分散剂溶液待用。此处，分散剂可以是阳离子型分散剂、阴离子型分散剂、非离子型分散剂中的一种，或者是非离子型分散剂与阳离子型分散剂、阴离子型分散剂中的一种的组合；阳离子型分散剂例如十八烷基三甲基氯化铵、C12～14烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠；非离子型分散剂例如聚乙二醇辛基苯基醚、壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂、阿拉伯胶、失水山梨醇单月桂酸酯(司盘-20、司盘-40、司盘-60和司盘-80)、环氧乙烷加成物(吐温-20、吐温-40、吐温-60和吐温-80)、月桂醇聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺、油酸单甘油酯、聚氧乙烯蓖麻油和聚氧乙烯羊毛脂；阴离子型分散剂例如聚丙酸、聚（甲基）丙烯酸氨、聚（甲基）丙烯酸钠、脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠。分散剂溶液中分散剂的浓度可以为0.1%～10%。
将氧化石墨烯和石墨烯加入到分散剂溶液中制得第一混合液。氧化石墨烯和石墨烯的总质量和分散剂的质量比可为1：（0.05～10），优选1：（0.1～3）。在这里，氧化石墨烯和石墨烯可以是任意比，即、可以只是氧化石墨烯、或只是石墨烯，或者是两者任意比例的混合物，例如氧化石墨烯和石墨烯的比例可为1：（0.1～10）。氧化石墨烯和石墨烯可以通过现有的方法制备，例如氧化石墨烯采用Hummer法制备；石墨烯通过硼氢化钠还原氧化石墨烯、采用CVD法在泡沫镍表面催化、采用液相剥离法、采用溶剂热法等制备。氧化石墨烯和石墨烯中氧的质量含量可为0～50%，优选0.1～25%。氧化石墨烯和石墨烯的可为0.3nm～500nm，优选1nm～50nm；尺寸大小为10nm～500μm，优选100nm～50μm。
接着，在强力搅拌下将增稠稳定剂加入到上述第一混合溶液中，搅拌均匀得到第二混合液。增稠稳定剂选用纤维素、聚乙二醇辛基苄基醚、壬基酚聚氧乙烯乳化剂、阿拉伯胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的组合。氧化石墨烯和石墨烯的总质量和增稠剂的质量比可为1：（0.1～20），优选1：（0.5～5）。
将减水剂加入水（优选去离子水）中，搅拌直至减水剂完全溶解得到减水剂溶液，碱水剂溶液中减水剂的浓度可为？。减水剂可以选用萘系磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺甲醛树脂类高效减水剂、羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效减水剂中的一种或几种的组合。然后，在碱水剂溶液加入上述含氧化石墨烯和石墨烯的第二混合溶液搅拌均匀形成第三混合液。氧化石墨烯和石墨烯的总质量和减水剂的质量比可为1：（0.1～20），优选1：（0.5～5）。
最后将消泡剂和水泥基体加入到所述第三混合液，机械搅拌均匀形成第四混合液（浆料）。消泡剂可以选用磷酸三丁酯、聚丙烯酸酯、硅烷铜聚醚中的一种。氧化石墨烯和石墨烯的总质量和消泡剂的质量比可为1：（0.05～5），优选1：（0.2～2）。水泥基体可为水泥；或水泥和细砂混合物；或水泥、细砂和石子混合物，例如水泥和细沙的混合物，水泥与细砂的质量比可为（0.3～1）：1。氧化石墨烯和石墨烯总质量与水泥基体的质量比可为（0.0005～0.5）：1，优选（0.005～0.1）：1。
成型
将上述制备的浆料放入模具中成型，24小时脱模后再放到相对湿度50±5%，温度23±2℃的养护室养护27天，即得到氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料。
通过实验测试（电学性能采用四探针Van Der Pauw法（Accent HL5500）进行测定，而力学性能根据国家标准GB175—2007进行测试），本发明制备的水泥基复合材料具有优异的电学性能和力学性能。相对未复合氧化石墨烯和石墨烯的不但抗拉、抗折强度有明显提高，而且电导率也有显著提高。
应理解，本发明详述的上述实施方式，及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的时间、投料量等也仅是合适范围中的一个示例，即、本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
对比例1
采用0.1份的十六烷基三甲基溴化铵为分散剂，0.2份的甲基纤维素作为增稠稳定剂，0.2份的羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效减水剂，0.15份磷酸三丁酯消泡剂和100份水泥基体（其中，水泥与细砂的质量比为0.5：1），机械搅拌均匀，将制备的浆料装入模具中成型，24小时脱模后再放到相对湿度50±5%，温度23±2℃的养护室养护27天，获得空白水泥基试件。实验结果表明：该试件抗压、抗折强度分别为70.4MPa，和10.8MPa，电导率为0.8×10-3S/m。
实施例1
制备氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料由氧化石墨烯、石墨烯、分散剂、增稠稳定剂、减水剂、消泡剂以及水泥基体组成。为了方便，下面的实施例均以100份水泥基体为单位。采用0.1份的十六烷基三甲基溴化铵为分散剂，溶于13份去离子水中配制成混合液，将0.5份的氧化石墨烯加入到上述混合液中，所用的氧化石墨烯采用Hummer法制备，氧化石墨烯厚度为1nm-2nm，石墨烯尺寸大小为200nm～5μm，氧化石墨烯中氧的质量含量为25%；采用0.2份的甲基纤维素作为增稠稳定剂在强力搅拌条件下加入氧化石墨烯分散相混合液中，将0.2份的羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效减水剂加入1份去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入氧化石墨烯的混合液，搅拌均匀；将0.15份磷酸三丁酯消泡剂和100份水泥基体（该水泥基体产于盘固公司，水泥与细砂的质量比为0.5：1）加入到氧化石墨烯的混合液中，机械搅拌均匀，将制备的浆料装入模具中成型，24小时脱模后再放到相对湿度50±5%，温度23±2℃的养护室养护27天，即得到氧化石墨烯增强水泥基复合材料。实验结果表明：氧化石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高19.2%和37.8%，电导率提高11.3%。
实施例2
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的氧化石墨烯为1.0份，获得的氧化石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高22.3%和43.3%，电导率提高12.8%。
实施例3
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的氧化石墨烯为1.5份。获得的氧化石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高25.4%和48.2%，电导率提高15.1%。
实施例4
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的石墨烯为0.5份，石墨烯通过采用硼氢化钠还原氧化石墨烯获得，石墨烯厚度为2nm～3nm，石墨烯尺寸大小为500nm～5μm，石墨烯中氧含量为7.8%。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高15.3%和28.6%，电导率提高115.8%。
实施例5
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的石墨烯为3.5份，石墨烯通过采用硼氢化钠还原氧化石墨烯获得，石墨烯厚度为1.5nm～2.5nm，石墨烯尺寸大小为200nm～1μm，石墨烯中氧含量为2.8%。石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：1：3：0.5：1。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高24.3%和35.8%，电导率提高301.4%。
实施例6
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的石墨烯为0.5份，石墨烯通过采用CVD法在泡沫镍表面催化制备的，石墨烯厚度为1nm～3nm，石墨烯尺寸为0.5μm～50μm，石墨烯中氧含量为0.1%。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高7.3%和11.8%，电导率提高101.4%。
实施例7
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用的石墨烯为1.5份，石墨烯通过采用CVD法在泡沫镍表面催化制备的，石墨烯厚度为2nm～3nm，石墨烯尺寸为200nm～25μm，石墨烯中氧的质量含量为0.5%。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高26.8%和33.7%，电导率提高450.9%。
实施例8
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用1.0份石墨烯，该石墨烯采用液相剥离法制备，石墨烯厚度为1nm～2nm，石墨烯尺寸为0.5μm～10μm，石墨烯中氧的含量为3.2%，采用0.25份十二烷基苯磺酸钠为分散剂，2份的聚乙二醇辛基苄基醚为增稠稳定剂，0.35份的磺化三聚氰胺甲醛树脂类高效减水剂，0.05份的聚丙烯酸酯消泡剂和100份水泥基体（其中，水泥与细砂的质量比为0.4：1）。实验结果表明：获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高35.4%和48.5%，电导率提高315.5%。
实施例9
基本重复实施例8的步骤，但本实施例与实施例8不同的是采用2.5份石墨烯，石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：0.1：2：3：0.1，获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高45.1%和56.2%，电导率提高815.9%。
实施例10
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用0.1份石墨烯，该石墨烯采用溶剂热法制备，石墨烯厚度为1nm～2nm，石墨烯尺寸为100nm～500nm，石墨烯中氧的含量为1.6%，采用0.5份聚乙二醇辛基苯基醚为分散剂，0.3份的聚乙烯吡咯烷酮为增稠稳定剂，0.45份的萘系磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂，0.2份的硅烷铜聚醚和100份水泥基体（其中，水泥与细砂的质量比为0.6：1）。实验结果表明：获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高4.1%和7.2%，电导率提高20.3%。
实施例11
基本重复实施例10的步骤，但本实施例与实施例10不同的是采用0.5份石墨烯，石墨烯厚度为3nm～5nm，石墨烯尺寸为50nm～200nm，石墨烯中氧的含量为3.8%，获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高10.5%和15.2%，电导率提高32.3%。
实施例12
基本重复实施例10的步骤，但本实施例与实施例10不同的是采用10.5份石墨烯，石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：3：5：1：3，石墨烯厚度为2nm～3nm，石墨烯尺寸为100nm～300nm，石墨烯中氧的含量为2.4%。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别降低1.5%和0.8%，电导率提高1001.5%。
实施例13
基本重复实施例10的步骤，但本实施例与实施例10不同的是采用32.5份石墨烯，石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：0.2：1：2.5：1，石墨烯厚度为2nm～3nm，石墨烯尺寸为100nm～500nm，石墨烯中氧的含量为4.9%。获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别降低10.9%和15.6%，电导率提高1587.1%。
实施例14
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用2.5份氧化石墨烯和石墨烯混合物，氧化石墨烯与石墨烯的质量比为2：3，氧化石墨烯采用Hummer法制备，石墨烯厚度1nm～2nm，石墨烯尺寸为200nm～5μm，氧化石墨烯中氧的质量含量为25%，石墨烯采用CVD法制备，石墨烯厚度为2nm～3nm，石墨烯尺寸大小为0.5μm～50μm，石墨烯中氧的质量含量为0.1%。采用0.5份十八烷基三甲基氯化铵为分散剂，1.0份的聚乙烯醇为增稠稳定剂，2.0份的磺化三聚氰胺甲醛树脂类高效减水剂，0.5份的聚丙烯酸酯消泡剂和100份水泥基体（其中，水泥与细砂的质量比为1：1）。实验结果表明：获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高42.8%和88.9%，电导率提高310.8%。
实施例15
基本重复实施例14的步骤，但本实施例与实施例14不同的是采用6.0份氧化石墨烯和石墨烯混合物，氧化石墨烯与石墨烯的质量比为1：1。氧化石墨烯和石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：0.5：1.5：1.8：0.8，获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高40.8%和61.3%，电导率提高765.4%。
实施例16
基本重复实施例14的步骤，但本实施例与实施例14不同的是采用25.0份氧化石墨烯和石墨烯混合物，氧化石墨烯与石墨烯的质量比为1：2。氧化石墨烯和石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：4：1：1.5：3.5，获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高10.1%和15.9%，电导率提高1050.9%。
实施例17
基本重复实施例1的步骤，但本实施例与实施例1不同的是采用1.5份氧化石墨烯和石墨烯，氧化石墨烯与石墨烯的质量比为1：5，氧化石墨烯采用Hummer法制备，石墨烯厚度1nm～2nm，石墨烯尺寸为200nm～5μm，氧化石墨烯中氧的质量含量为25%，石墨烯采用溶剂热法制备，石墨烯厚度为1nm～2nm，石墨烯尺寸大小为100nm～500nm，石墨烯中氧的质量含量为1.6%。采用0.5份月桂醇聚氧乙烯醚为分散剂，0.5份的甲基纤维素、聚乙二醇辛基苄基醚为增稠稳定剂，它们的质量比为2：3，0.6份的萘系磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂，0.5份的磷酸三丁酯消泡剂和100份水泥基体（其中，水泥与细砂的质量比为0.8：1）。实验结果表明：获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高7.3%和12.8%，电导率提高250.4%。
实施例18
基本重复实施例17的步骤，但本实施例与实施例17不同的是采用10.0份氧化石墨烯和石墨烯，氧化石墨烯与石墨烯的质量比为2：3。氧化石墨烯和石墨烯、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：3.5：1：3.5：2，获得的石墨烯增强水泥基复合材料与空白试件相比，抗拉、抗折强度分别提高8.0%和16.5%，电导率提高658.9%。
产业应用性：本发明的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料具有优异的力学性能和电学性能，制备方法工艺简单，过程易控制，制备成本低，可适用于多功能建筑材料领域。
Claims (13)
1.一种氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料包括氧化石墨烯、石墨烯、分散剂、增稠稳定剂、减水剂、消泡剂和水泥基体，其中，氧化石墨烯和石墨烯的总质量与水泥基体的质量比为（0.0005~0.5）：1，氧化石墨烯和石墨烯的总质量、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：（0.05~10）：（0.1~20）：（0.1~20）：（0.05~5）。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，氧化石墨烯和石墨烯的总质量与水泥基体的质量比为（0.005~0.1）：1。
3.根据权利要求1或2所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和石墨烯中氧的质量含量为0～50%。
4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和石墨烯中氧的质量含量为0.1～25%。
5.根据权利要求3所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和石墨烯的质量比为1：（0.1～10）。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，氧化石墨烯和石墨烯的总质量、分散剂、减水剂、增稠稳定剂和消泡剂的质量比为1：（0.1~3）：（0.5~5）：（0.5~5）：（0.2~2）。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯和石墨烯的厚度为0.3nm～500nm，尺寸大小为10nm～500μm。
8.根据权利要求7所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯和石墨烯的厚度为1nm~50nm，尺寸大小为100nm～50μm。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述的分散剂是阳离子型分散剂、阴离子型分散剂、非离子型分散剂中的一种，或者是非离子型分散剂与阳离子型分散剂、阴离子型分散剂中的一种的组合。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述的增稠稳定剂为纤维素、聚乙二醇辛基苄基醚、壬基酚聚氧乙烯乳化剂、阿拉伯胶、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或任意两种以上的组合；所述的减水剂为萘系磺酸盐甲醛缩合物系高效减水剂、磺化三聚氰胺甲醛树脂类高效减水剂和羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效减水剂中的一种或任意两种以上的组合；所述的消泡剂为磷酸三丁酯、聚丙烯酸酯、和硅烷铜聚醚中的一种。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料，其特征在于，所述的水泥基体为水泥和细砂组合物，其中水泥与细砂的质量比为（0.3～1）：1。
12.一种权利要求1～11中任一项所述的氧化石墨烯和石墨烯增强水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将分散剂溶于水中，并向其中加入氧化石墨烯和石墨烯，搅拌均匀形成第一混合液；
在强力搅拌下将增稠稳定剂加入到所述第一混合液形成第二混合液；
将减水剂溶于水中，向其加入所述第二混合液，搅拌均匀形成第三混合液；
将消泡剂和水泥基体加入到所述第三混合液，搅拌均匀形成第四混合液；以及
将所述第四混合液装入模具成型24小时后脱模后再放入养护室养护27天。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述养护室的相对湿度为50±5%，温度为23±2℃。
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