CN109574536B - 一种水泥浆体增稠剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水泥浆体增稠剂及其制备方法和应用，该水泥浆体增稠剂，按质量分数计，包括组分：4％～5％氧化石墨烯，1～6％聚丙乙烯，1～5％甲基吡咯烷酮，余量为水。本发明的水泥浆体增稠剂以氧化石墨烯作为水泥浆体粘度主要调节剂，因氧化石墨烯具有巨大的比表面积和大量的含氧官能团，其可提供大量的水化位点，加快水泥早期水化速率，且氧化石墨烯箔片可穿插与水泥固相颗粒之间，其超薄的二维结构和大量含氧官能团将水化和未水化的水泥颗粒裹覆甚至粘结在一起，改变水泥浆体的流变性，从而增加水泥浆体的稠度，进而有利于改善水泥浆体的泌水现象。

Description

一种水泥浆体增稠剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种水泥浆体增稠剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，纳米材料在水泥基材料纳米改性方向蓬勃发展，纳米材料掺入水泥基材料后，对其性能产生多方面的改善。研究表明纳米颗粒可以显著提升水泥基材料的微观结构密实度，强度和耐久性。常见用于改善水泥基材料性能的纳米颗粒主要包括纳米SiO2，纳米TiO2，碳纳米管和氧化石墨烯等。
纳米材料通常用来提高水泥基材料的强度，但其掺入之后往往会增大需水量，增大体系水胶比，故而限制其性能改善效果，也使得目前的水泥基材料纳米改性技术基本不具备实用价值。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种水泥浆体增稠剂，以解决现有纳米材料在水泥基材料中的应用效果差的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种水泥浆体增稠剂，按质量分数计，包括组分：4％～5％氧化石墨烯，1～6％聚丙乙烯，1～5％甲基吡咯烷酮，余量为水。
本发明的第二目的在于提供一种制备上述水泥浆体增稠剂的方法，该制备方法包括以下步骤：
1)将所述氧化石墨烯加入到水中，搅拌，得到氧化石墨烯溶液；
2)将所述氧化石墨烯溶液进行第一次超声波分散，然后，加入所述聚丙乙烯和所述甲基吡咯烷酮，搅拌，并进行第二次超声波分散，即得水泥浆体增稠剂。
可选地，所述步骤1)中所述搅拌的搅拌时间为30～60min。
可选地，所述步骤2)中所述第一次超声波分散的分散时间为3～4h。
可选地，所述步骤2)中所述第二次超声波分散的分散时间为0.5～1h。
本发明的第三目的在于提供一种上述水泥浆体增稠剂在水泥混凝土中的应用，该应用中所述水泥浆体增稠剂的用量为所述水泥混凝土中胶凝材料用量的0.0001％～0.001％。
相对于现有技术，本发明所述的水泥浆体增稠剂具有以下优势：
1、本发明的水泥浆体增稠剂以氧化石墨烯作为水泥浆体粘度主要调节剂，因氧化石墨烯具有巨大的比表面积和大量的含氧官能团，其可提供大量的水化位点，加快水泥早期水化速率，且氧化石墨烯箔片可穿插与水泥固相颗粒之间，其超薄的二维结构和大量含氧官能团将水化和未水化的水泥颗粒裹覆甚至粘结在一起，改变水泥浆体的流变性，从而增加水泥浆体的稠度，进而有利于改善水泥浆体的泌水现象，且本发明中聚丙乙烯和甲基吡咯烷酮的加入可改善氧化石墨烯分散性和稳定性，从而有利于进一步提高本发明水泥浆体增稠剂的增稠效果。
2、本发明的水泥浆体增稠剂的制备工艺简单，易于工业化生产。
3、本发明的水泥浆体增稠剂在极低的掺量下即可能显著提升粘度水泥混凝土的稠度粘度，其用量仅为水泥混凝土中胶凝材料用量的0.0001％～0.001％，存在较高的经济效益，具有工业化的前景。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例的水泥浆体增稠剂，按质量分数计，包括组分：4％氧化石墨烯，3％聚丙乙烯，2％甲基吡咯烷酮，余量为水。
上述水泥浆体增稠剂具体通过以下步骤制得：
1)将4％氧化石墨烯加入到水中，搅拌30min，得到氧化石墨烯溶液；
2)将氧化石墨烯溶液进行第一次超声波分散，然后，加入3％聚丙乙烯和2％甲基吡咯烷酮，搅拌均匀，并进行第二次超声波分散，其中，第一次超声波分散的分散时间为3h，第二次超声波分散的分散时间为1h，即得本实施例的水泥浆体增稠剂。
将上述水泥浆体增稠剂用于水泥混凝土，其中，水泥浆体增稠剂的掺量为水泥混凝土中胶凝材料用量的0.0001％～0.001％，胶凝材料是指水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰等具有胶结作用的材料。
根据国家标准GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性实验方法》对掺有不同掺量水泥浆体增稠剂的水泥浆体的流动性能、粘度和屈服应力进行测试，其中，水泥浆体的粘度和屈服应力通过流变仪测得，其中，水泥浆体的水灰比为0.35。测试结果如表1所示。
由表1可知，采用实施例1的水泥浆体增稠剂的水泥浆体的流动度大幅降低，水泥浆体的粘度和屈服应力显著提升，说明实施例1的水泥浆体增稠剂具有良好的增稠效果。
表1
Figure BDA0001908582590000041
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种水泥浆体增稠剂，其特征在于，按质量分数计，包括组分：4%~5%氧化石墨烯，1~6%聚丙乙烯，1~5%甲基吡咯烷酮，余量为水；
所述水泥浆体增稠剂通过以下方法制得：
1）将所述氧化石墨烯加入到水中，搅拌，得到氧化石墨烯溶液；
2）将所述氧化石墨烯溶液进行第一次超声波分散，然后，加入所述聚丙乙烯和所述甲基吡咯烷酮，搅拌，并进行第二次超声波分散，即得水泥浆体增稠剂。
2.制备权利要求1所述的水泥浆体增稠剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将所述氧化石墨烯加入到水中，搅拌，得到氧化石墨烯溶液；
2）将所述氧化石墨烯溶液进行第一次超声波分散，然后，加入所述聚丙乙烯和所述甲基吡咯烷酮，搅拌，并进行第二次超声波分散，即得水泥浆体增稠剂。
3.根据权利要求2所述的水泥浆体增稠剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述搅拌的搅拌时间为30~60 min。
4.根据权利要求2所述的水泥浆体增稠剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述第一次超声波分散的分散时间为3~4h。
5.根据权利要求2所述的水泥浆体增稠剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述第二次超声波分散的分散时间为0.5~1h。
6.权利要求1所述的水泥浆体增稠剂在水泥混凝土中的应用，其特征在于，所述水泥浆体增稠剂的用量为所述水泥混凝土中胶凝材料用量的0.0001%~0.001%。
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氧化石墨烯水泥浆体流变性能的定量化研究;王琴等;《新型炭材料》;20161231;第31卷(第6期);第2.2部分、第3.1部分、第3.3.1部分、表4、表5、图2 *
石墨烯的分散性及石墨烯水泥基复合材料的研究进展;王宝民等;《混凝土》;20161227(第12期);第69页第1部分 *

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