一种石墨烯抗渗剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术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。将本发明专利技术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。将本发明专利技术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。

Graphene impermeability agent and its preparation method and Application

The invention discloses a graphene anti permeability agent and preparation method and application thereof, wherein the graphene anti permeability agent by weight, including: 5 to 10 portions of graphene, amine compounds 10 ~ 25, mineral admixture 50 - 75, 6 - 15, gypsum component A from 4 to 10, the total amount of the components is 100. The invention of graphene anti permeability agent in concrete mixing, active ingredient in concrete in the graphene layer formed on the surface of the water and the change of crystal growth, crystal morphology of cementitious material hydration products of concrete, improve the pore structure of concrete, concrete to form a dense system, can effectively improve the concrete the anti permeability, mechanical properties and durability. Adding the anti penetration agent of graphene into building mortar can improve the impermeability, waterproof performance and mechanical strength of building mortar.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯抗渗剂及其制备方法、应用
本专利技术涉及一种抗渗材料，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。
技术介绍
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。中国专利技术专利(公开号CN105819733B)公开了一种混凝土抗裂抗渗专用添加剂，该专利技术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。该专利技术专利添加剂配方以及作用机理与本专利技术专利完全不同，且该专利技术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《Improvementinconcreteresistanceagainstwaterandchlorideingressbyaddinggraphenenanoplatele》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。
技术实现思路
本专利技术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；本专利技术的另一目的是提供上述石墨烯抗渗剂的制备方法；本专利技术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。本专利技术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A5份，上述各组分的总量为100份。本专利技术的一个方面，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。本专利技术的一个方面，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。本专利技术的一个方面，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，即得到本专利技术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％的本专利技术抗渗剂，再按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯抗渗剂，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯抗渗剂，其特征在于：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。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，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。3.根据权利要求2所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：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A5份，上述各组分的总量为100份。4.根据权利要求1-3任一项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，优选为三乙醇胺；和/或，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；和/或，所述粉煤灰为I级粉煤灰和/或II级粉煤灰；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；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；和/或，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。和/或，所述超细矿渣微粉的比表面积为350～420m2/kg；和/或，所述石膏中含有50wt％以上的b型半水石膏；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。5.根据权利要求1-3任一项所述的石墨烯抗渗剂，其特征在于：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。6.一种石墨烯抗渗剂的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雅轩，赖健平，瞿研，
申请(专利权)人：常州第六元素材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32