CN107324680B - 一种石墨烯抗渗剂及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯抗渗剂及其制备方法、应用，所述石墨烯抗渗剂按重量份计，包括：石墨烯5～10份、醇胺化合物10～25份、矿物掺合料50～75份、石膏6～15份、组分A 4～10份，上述各组分的总量为100份。将本发明石墨烯抗渗剂掺入混凝土中，混凝土中的活性成分可以在石墨烯片层表面形成水化晶体生长点，进而改变混凝土胶凝材料水化产物的晶体形貌，改善混凝土的孔隙结构，使混凝土形成一个密实体系，可以有效提高混凝土的抗渗性能、力学性能和耐久性。将本发明石墨烯抗渗剂掺入建筑砂浆中，能够提高建筑砂浆的抗渗、防水性能以及力学强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗渗材料，特别涉及了一种含有石墨烯的抗渗剂，属于建筑辅助材料领域。该抗渗剂可以用于混凝土建筑工程，特别是水利、桥梁、海港、地下、屋面、水池等要求高抗渗的混凝土结构。本抗渗剂也可以用于防水水泥砂浆领域，用于建筑物表面或内部抗渗、防水。
背景技术
建筑工程中的抗渗历来是一个受到广泛关注的问题，随着国民经济的迅速发展，对现代建筑工程中材料的性能要求也越来越高，例如水利、桥梁、海港、地下、水池等混凝土建筑物的抗渗，以及屋顶、楼面等的防水补漏方面，人们研制了各种抗渗添加剂、防水剂及防水涂料。这些材料虽然能起到抗渗防水的作用，但都存在一定的问题。
对于混凝土结构，国内外目前提高抗渗性的主要方法是掺入膨胀剂，但膨胀剂会在混凝土配制过程中对其他减水剂产生适应性不良的情况，给施工以及工程质量控制带来诸多危害。例如常用的混凝土钙钒石类膨胀剂，因其产生膨胀的本质是混凝土内的自由水转变成固体的结晶水，所以产生体积膨胀需要环境不断提供液态水，如不能及时提供液态水，特别是高性能混凝土，因水胶比低、胶凝材料用量大，更容易产生自干缩，因此有时不仅不会发生膨胀反而会造成混凝土内因体积膨胀收缩导致形成微裂纹。此外，采用脂肪酸盐为主要成份的防水剂也是目前混凝土常用的提高抗渗性的措施，虽然该类防水剂可以使砂浆中的毛细管吸水明显减少，但是在长期浸渍的情况下防水性能会降低，同时，添加这类防水剂还会引起强度的降低。除此之外，常用的提高建筑物抗渗防水的方法还有传统的沥青补漏方法和在建筑物表面涂刷防水涂料。传统的沥青补漏方法施工困难，沥青易受紫外线影响，有效期只有一年左右。而防水涂料主要由有机高分子组成，在自然环境中存在耐老化性差的缺点。
中国发明专利(公开号CN105819733B)公开了一种混凝土抗裂抗渗专用添加剂，该发明中添加剂的组成成分包括：羧甲基纤维素钠和羧基化石墨烯(质量比1:7.2～8.2)9-11份、氧化锌粉4-6份、活性炭4-5份、纳米级轻度重钙粉40-42份和聚酯纤维65-68份，将以上组分搅拌混合后制得该专利中所述添加剂。其抗渗抗裂原理是利用羧甲基纤维素钠和羧基化石墨烯的混合作为填料填充混凝土界面的微空隙，主要利用氧化锌粉在混凝土的初凝过程中降低水化热来减少温度收缩裂缝，从而提高混凝土的抗渗性。该发明专利添加剂配方以及作用机理与本发明专利完全不同，且该发明专利中所使用的石墨烯为羧基化石墨烯，羧基化改性石墨烯的处理工艺复杂，不适用于工业生产。
文献《Improvement in concrete resistance against water and chlorideingress by adding graphene nanoplatele》研究了石墨烯纳米片对于水泥砂浆渗透性的影响，该文献得出的实验结论：石墨烯纳米片(GNP)的相对于水泥砂浆中水泥的添加量为1.5wt％时，水在水泥砂浆中的渗透深度约为3mm，而未添加石墨烯的水泥砂浆的渗水深度约为15mm,渗水深度相对降低了80％。本文中研究的基体为水泥砂浆，将石墨烯与水及混凝土外加剂预混合后直接添加到水泥砂浆中，该工艺不利于石墨烯在水泥砂浆中的分散，此外，石墨烯纳米片的添加量大，成本过高，限制了其在水泥复合材料中的实际应用。
当前，混凝土等建筑材料存在的抗渗性差的问题，是国内外材料界长期关注的重要问题之一，相关工作仍需加强。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术缺陷，提供一种抗渗能力强、有效时间长、使用方便的石墨烯抗渗剂；
本发明的另一目的是提供上述石墨烯抗渗剂的制备方法；
本发明的另一目的是提供上述石墨烯抗渗剂的应用方法，应用更方便。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种石墨烯抗渗剂，按重量份计，包括：
石墨烯5～10份、醇胺化合物10～25份、矿物掺合料50～75份、石膏6～15份、组分A4～10份，上述各组分的总量为100份。
作为优选方案，上述的石墨烯抗渗剂，按重量份计，包括：
石墨烯6～9份、醇胺化合物12～20份、矿物掺合料55～70份、石膏7～10份、组分A4.5～9份，上述各组分的总量为100份。
作为最佳方案，上述的石墨烯抗渗剂，按重量份计，包括：
石墨烯8份、醇胺化合物14份、矿物掺合料65份、石膏8份，组分A 5份，上述各组分的总量为100份。
本发明的一个方面，所述醇胺化合物为三乙醇胺与二乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中一种或两种的组合，优选为三乙醇胺。
本发明的一个方面，所述矿物掺合料为粉煤灰、硅粉、超细矿渣微粉中的两种或两种以上的组合，优选为粉煤灰、硅粉、超细矿渣微粉按3：2：1.5的质量比的混合。
优选地，所述粉煤灰为I级粉煤灰和/或II级粉煤灰；进一步优选地，所述粉煤灰为I级粉煤灰和II级粉煤灰按(1～10)：1的质量比的混合；更进一步优选地，所述粉煤灰为I级粉煤灰和II级粉煤灰按5：1的质量比的混合。
优选地，所述硅粉的细度规格为12500～2000目，其中细度小于1μm(12500目)的硅粉占60％以上。
优选的，所述超细矿渣微粉的比表面积为350～420m2/kg。
优选地，所述石膏中含有50wt％以上的b型半水石膏。
进一步优选地，所述石膏按如下方法制得：
所述石膏为天然石膏在107℃～170℃的温度下煅烧而成的熟石膏，再研磨成的白色粉状物。
本发明的一个方面，所述组分A为硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以上，优选硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按4：1的质量比的混合。
一种石墨烯抗渗剂的制备方法，采用上述的各组分物料的配比关系，
制备石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料：向石墨烯的水性悬浮液中加入醇胺类化合物，得混合浆料；对混合浆料研磨，得到分散均匀的石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料。
干法球磨矿物掺合料和石膏的混合料，得到混合粉末A；
喷洒混料：将石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料均匀喷洒到混合粉末A中，得到均匀分散有石墨烯的混合粉末B；
将组分A与混合粉末B混合均匀，即得到本发明所述的石墨烯抗渗剂。
上述方法的一个方面，所述石墨烯的水性悬浮液中石墨烯：水的重量比例为1:(50～150)，优选1：125。
上述方法的一个方面，所述研磨采用砂磨分散机中研磨1-2小时，转速为1500rpm-3000rpm；优选地，在转速2000rpm的砂磨分散机中研磨1小时。
上述方法的一个方面，所述反应条件为：混合浆料在45℃～60℃、转速为500rpm-1000rpm的搅拌条件下，反应0.5～1小时；优选地，混合浆料在45℃、转速为600rpm的搅拌条件下，反应45分钟。
上述方法的一个方面，所述喷洒混料中，所述混合浆料的物料温度保持在100℃～120℃。
优选地，具体工艺为：将混合浆料置于具有加热喷雾功能的容器中，加热温度为100℃～120℃，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
上述方法的一个方面，所述组分A与混合粉末B混合的过程在强制式搅拌机中搅拌混合5-20分钟。
上述的石墨烯抗渗剂在混凝土中的应用，在混凝土中添加石墨烯抗渗剂，优选地，所述石墨烯抗渗剂在混凝土中的添加量为混凝土中水泥组分重量的3％－10％。
上述的石墨烯抗渗剂在水泥砂浆中的应用，在要配制的砂浆中掺入水泥重量2％－6％的本发明抗渗剂，再按照防水水泥砂浆的常规工艺施工养护即可。
本发明可以用于抗渗混凝土的施工，也可以制成抗渗防水水泥砂浆，其常规使用方法为：
本发明用于抗渗混凝土领域，具体的施工工艺为，在混凝土的搅拌过程中，掺入水泥重量5％－10％的本发明抗渗剂，再按混凝土的常规工艺施工即可；
抗渗防水砂浆施工：在要配制的砂浆中掺入水泥重量2％－6％的本发明抗渗剂，再按照防水砂浆的常规工艺施工养护即可。
本发明的一个特点是利用石墨烯独特的二维片层结构、超大的比表面积、超高的强度和柔韧性，首先通过表面改性将石墨烯与有机物结合，可以借助螯合作用阻挡外界水分进入到混凝土基体内部。同时，利用本发明所述的方法，将石墨烯添加到水泥基材料中，可使石墨烯在水泥基材料中形成均匀分散相，解决石墨烯直接添加在混凝土材料中难分散的问题。
本发明的第二个特点是利用石墨烯与无机矿物掺和料的结构优势，石墨烯为独特的二维片层结构，而无机矿物掺合料为球形或类似球形的结构，利用各自的结构优势，石墨烯和无机矿物掺合料可以在水泥或混凝土基体中形成合理的级配，具有结构上的协同作用，可以有效改善混凝土材料内部的孔结构，使混凝土内部结构更加密实，减少水分的渗入。
本发明的第三个特点是在提高水泥基材料抗渗性的同时，也提高了水泥基材料的强度。混凝土抗渗在于防止混凝土中微裂缝的产生，混凝土的裂缝是必然存在且不可避免的，一旦混凝土裂缝在其使用过程中的应力作用下扩大，会引起强度损失，抗渗性能就会下降，抗渗性可参见表1。将石墨烯添加到水泥基材料中，也能够显著提高水泥基复合材料的力学性能(参见表1)，石墨烯对于水泥基复合材料的增强主要体现为“桥联效应”和”拔出效应”，当水泥砂浆受外力作用产生微裂纹时，石墨烯纳米片的桥联作用可以阻止微裂纹扩展，从而阻止了外力的进一步破坏，提高强度的同时也提高了水泥基材料的抗渗性。当石墨烯纳米片在外力作用下从基体中拔出时，会因界面摩擦而消耗外界负载的能量，有效地分担了各个方向的应力，从而能有效提高水泥基复合材料的强度和韧性。
以上三方面的综合作用，可使水泥基材料具有致密的结构，在改善水泥基材料抗渗性能的同时，表现出较好的力学性能。
本发明提供的石墨烯抗渗剂的应用，将本发明石墨烯抗渗剂掺入混凝土中，抗渗剂可以和混凝土中的某些组分发生化学反应，改变混凝土胶凝材料水化产物的晶体形貌，改善混凝土的孔隙结构，使混凝土形成一个密实体系，可以有效提高混凝土的抗渗性能、力学性能和耐久性。将本发明石墨烯抗渗剂掺入建筑砂浆中，能够提高建筑砂浆的抗渗、防水性能以及力学强度。
本发明可以达到以下有益效果：
1、本发明中的石墨烯抗渗剂，其具有可变结构参数，可以根据混凝土的抗渗等级调整各组分的添加比例，利用石墨烯和矿物掺合料的结构优势，以及石墨烯与有机物的结合，可以产生许多新的物理化学性能，能够从混凝土的结构本体上来提高抗渗性能，可以更好的实现填充材料的优势互补。
2、本发明中的石墨烯抗渗剂，通过选择合适的原料，控制各原料的含量，使各原料优势协同促进，在提高水泥基材料抗渗性的同时，还能够显著提高水泥基材料的强度和耐久性。
3、与有机防渗助剂或高分子涂料相比，本发明不会受环境因素影响，无老化现象。
4、本发明可以与混凝土的其他添加剂配合使用，无适应性不良的情况。
5、本发明所述的石墨烯抗渗剂无毒、无害，制备工艺简单，使用方便。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
(1)秤取5g石墨烯和250g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入15g三乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与水及三乙醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速1500rpm的砂磨分散机中研磨1小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在45℃，转速为500rpm的条件下，反应50分钟，反应完成后，即得到石墨烯/三乙醇胺的混合浆料。
(2)将40g粉煤灰(30g I级粉煤灰、10g II级粉煤灰)、30g硅粉(18g 12500目硅粉，12g 5000目硅粉)、6g石膏(120℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于100℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将6g硫酸钠、3g十二烷基苯磺酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B1。
实施例2：
(1)秤取10g石墨烯和1000g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入13g三乙醇胺和10g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速1800rpm的砂磨分散机中研磨1.5小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在50℃，转速为800rpm的条件下，反应45分钟，反应完成后，即得到石墨烯/三乙醇胺/二乙醇胺的混合浆料。
(2)将30g粉煤灰(15g I级粉煤灰、15g II级粉煤灰)、10g超细矿渣微粉、8g石膏(130℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于115℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将3g硫酸钠、3g聚羧酸钠、3g氢氧化钾与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B2。
实施例3
(1)秤取8g石墨烯和1100g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入15g三乙醇胺和10g二乙醇单异丙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与水及醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2000rpm的砂磨分散机中研磨1小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在50℃，转速为900rpm的条件下，反应60分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将25g粉煤灰(22g I级粉煤灰、3g II级粉煤灰)、20g硅粉(15g 12500目硅粉，5g 2000目硅粉)、10g超细矿渣微粉、7g石膏(150℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于120℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将2g氢氧化钠、3g十二烷基苯磺酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B3。
实施例4
(1)秤取8g石墨烯和1000g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入14g三乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与三乙醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2000rpm的砂磨分散机中研磨2小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在60℃，转速为1000rpm的条件下，反应60分钟，反应完成后，即得到石墨烯/三乙醇胺的混合浆料。
(2)将30g粉煤灰(25g I级粉煤灰、5g II级粉煤灰)、20g硅粉(15g 12500目硅粉，5g 2000目硅粉)、15g超细矿渣微粉、8g石膏(150℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于120℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将4g硫酸钠、1g十二烷基苯磺酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B4。
实施例5
(1)秤取5g石墨烯和750g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入5g三乙醇胺和5g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速1500rpm的砂磨分散机中研磨1小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在45℃，转速为600rpm的条件下，反应45分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将45g粉煤灰(40g I级粉煤灰、5g II级粉煤灰)、30g硅粉(28g 12500目硅粉，2g 5000目硅粉)、6g石膏(170℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于120℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将4g硫酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B5。
实施例6
(1)秤取10g石墨烯和1500g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入8g三乙醇胺和4g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速3000rpm的砂磨分散机中研磨2小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在55℃，转速为800rpm的条件下，反应60分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将20g粉煤灰(10g I级粉煤灰、10g II级粉煤灰)、30g硅粉(20g 12500目硅粉，5g 3000目硅粉，5g 2000目硅粉)、15g石膏(170℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于120℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将4g硫酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B6。
实施例7
(1)秤取8g石墨烯和500g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入8g三乙醇胺和7g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2500rpm的砂磨分散机中研磨1.5小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在50℃，转速为900rpm的条件下，反应50分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将37g粉煤灰(27g I级粉煤灰、10g II级粉煤灰)、20g超细矿渣微粉、10g石膏(150℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于110℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将6g硫酸钠、2g聚羧酸钠、2g氢氧化钾与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B7。
实施例8
(1)秤取6g石墨烯和900g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入6g三乙醇胺和6g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2000rpm的砂磨分散机中研磨2小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在60℃，转速为1000rpm的条件下，反应40分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将22g粉煤灰(20g I级粉煤灰、2g II级粉煤灰)、24g硅粉(20g 12500目硅粉，4g 2000目硅粉)、18g超细矿渣微粉、9g石膏(150℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于110℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将6g硫酸钠、1g聚羧酸钠、2g氢氧化钾与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B8。
实施例9
(1)秤取6g石墨烯和900g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入8g三乙醇胺和4.5g二乙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2600rpm的砂磨分散机中研磨1.5小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在60℃，转速为800rpm的条件下，反应45分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将30g粉煤灰(18g I级粉煤灰、12g II级粉煤灰)、30g硅粉(26g 12500目硅粉，4g 5000目硅粉)、10g超细矿渣微粉、7g石膏(140℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于110℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将3g硫酸钠、1.5g氢氧化钾与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B9。
实施例10
(1)秤取9g石墨烯和1350g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入10g三乙醇胺和10g二乙醇单异丙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2500rpm的砂磨分散机中研磨1.5小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在60℃，转速为900rpm的条件下，反应55分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将30g粉煤灰(24g I级粉煤灰、6g II级粉煤灰)、25g超细矿渣微粉、10g石膏(140℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于115℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将3g硫酸钠、3g氢氧化钾与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B10。
实施例11
(1)秤取7g石墨烯和700g水，搅拌均匀后，向该石墨烯水性悬浮液中加入15g三乙醇胺和3g二乙醇单异丙醇胺，搅拌均匀，得到石墨烯与醇胺的混合浆料。然后，将上述混合浆料在转速2500rpm的砂磨分散机中研磨1.5小时。研磨完成后，再将上述混合浆料在45℃，转速为900rpm的条件下，反应50分钟，反应完成后，即得到石墨烯/醇胺的混合浆料。
(2)将39g粉煤灰(35g I级粉煤灰、4g II级粉煤灰)、20g超细矿渣微粉、8g石膏(140℃的温度下煅烧)在球磨机干法混合均匀，得到混合粉末。
(3)将步骤(1)中所得混合浆料置于115℃的加热喷雾干燥器中，将混合浆料均匀喷洒到步骤(2)所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
(4)将5g硫酸钠、4g聚羧酸钠与步骤(3)中最终得到的混合粉末置于强制式搅拌机中搅拌混合均匀，得到石墨烯抗渗剂B11。
将复配后得到的石墨烯混凝土抗蚀剂添加到混凝土中，混凝土原材料配比如下：水泥325kg/m3，5～31.5mm连续级配碎石1200kg/m3，中砂560kg/m3，减水剂4kg/m3，自来水155kg/m3。水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，南方水泥厂；减水剂：西卡TMS-YJ型聚羧酸高性能减水剂。石墨烯抗渗剂的掺量为混凝土胶凝材料总质量的6％。将按配合比配制的混凝土成型、标准条件下养护后，根据《GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的力学性能、根据《GB/T 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测试混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
各实施例混凝土复合材料的力学性能和抗渗性能测试结果如下表1所示。
表1混凝土复合材料的力学性能和抗硫酸盐侵蚀性能测试结果
从上表力学性能测试结果分析可知，相对于添加石墨烯抗渗剂的混凝土，添加石墨烯抗渗剂的混凝土的抗压强度、抗折强度、抗渗性能都有大幅度提高。由实验数据可见，添加6％的石墨烯抗渗剂的混凝土复合材料，3天龄期和28天龄期抗压强度可以提高7.58MPa、5.98MPa，3天龄期和28天龄期抗折强度分别提高1.07MPa、2.04Mpa，且抗渗等级均由P8提高到P10。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (27)
1.一种石墨烯抗渗剂，其特征在于：按重量份计，由以下组分构成：
石墨烯6～9份、醇胺化合物12～20份、矿物掺合料55～70份、石膏7～10份、组分A 4.5～9份，上述各组分的总量为100份；所述组分A为硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：按重量份计，由以下组分构成：
石墨烯8份、醇胺化合物14份、矿物掺合料65份、石膏8份，组分A 5份，上述各组分的总量为100份。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述醇胺化合物为三乙醇胺与二乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中一种或两种的组合。
4.根据权利要求3所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述醇胺化合物为三乙醇胺。
5.根据权利要求1或2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰、硅粉、超细矿渣微粉中的两种或两种以上的组合。
6.根据权利要求5所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰、硅粉、超细矿渣微粉按3：2：1.5的质量比的混合。
7.根据权利要求5所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰和/或II级粉煤灰。
8.根据权利要求5所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰和II级粉煤灰按（1～10）：1的质量比的混合。
9.根据权利要求8所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰和II级粉煤灰按5：1的质量比的混合。
10.根据权利要求5所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述硅粉的细度规格为12500~2000目，其中细度小于12500目的硅粉占60%以上。
11.根据权利要求5所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述超细矿渣微粉的比表面积为350~420m2/kg。
12.根据权利要求1或2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述石膏中含有50wt%以上的b型半水石膏。
13.根据权利要求1或2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述石膏按如下方法制得：
所述石膏为天然石膏在107℃～170℃的温度下煅烧而成的熟石膏，再研磨成的白色粉状物。
14.根据权利要求1或2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：所述组分A为硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按4：1的质量比的混合。
15.一种石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-14任一项所述的各组分物料的配比关系，
制备石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料：向石墨烯的水性悬浮液中加入醇胺类化合物，得混合浆料；对混合浆料研磨，得到分散均匀的石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料；
干法球磨矿物掺合料和石膏的混合料，得到混合粉末A；
喷洒混料：将石墨烯/醇胺类化合物的混合浆料均匀喷洒到混合粉末A中，得到均匀分散有石墨烯的混合粉末B；
将组分A与混合粉末B混合均匀，即得到所述的石墨烯抗渗剂。
16.根据权利要求15所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的水性悬浮液中石墨烯：水的重量比例为1:（50～150）。
17.根据权利要求16所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的水性悬浮液中石墨烯：水的重量比例为1：125。
18.根据权利要求15所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述研磨采用砂磨分散机中研磨1-2小时，转速为1500rpm-3000rpm。
19.根据权利要求18所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述研磨采用在转速2000rpm的砂磨分散机中研磨1小时。
20.根据权利要求15所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：反应条件为：混合浆料在45℃～60℃、转速为500rpm-1000rpm的搅拌条件下，反应0.5～1小时。
21.根据权利要求20所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述反应条件为：混合浆料在45℃、转速为600rpm的搅拌条件下，反应45分钟。
22.根据权利要求15所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述喷洒混料中，所述混合浆料的物料温度保持在100℃～120℃。
23.根据权利要求22所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述喷洒混料的具体工艺为：将混合浆料置于具有加热喷雾功能的容器中，加热温度为100℃～120℃，将混合浆料均匀喷洒到步骤（2）所得的混合粉末中，得到石墨烯均匀分散的混合粉末。
24.根据权利要求15所述的石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：所述组分A与混合粉末B混合的过程在强制式搅拌机中搅拌混合5-20分钟。
25.根据权利要求1-14任一项所述的石墨烯抗渗剂在混凝土中的应用，其特征在于：在混凝土中添加石墨烯抗渗剂。
26.根据权利要求25所述的石墨烯抗渗剂在混凝土中的应用，其特征在于：所述石墨烯抗渗剂在混凝土中的添加量为混凝土中水泥组分重量的3%－10%。
27.根据权利要求26所述的石墨烯抗渗剂在混凝土中的应用，其特征在于：在要配制的水泥砂浆中掺入水泥重量2%－6%的抗渗剂，再按照防水水泥砂浆的常规工艺施工养护即可。
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