[发明专利]一种吸附﹑固化氯离子的水泥基材料及其制备方法

说明书

一种吸附﹑固化氯离子的水泥基材料及其制备方法，属于水泥基材料耐久性领域，其原材料为：硅酸盐水泥90‑560份，分散剂10‑30份，石墨炔2‑6份，磷渣粉30‑280份，生石灰20‑250份，拌合水70‑375份。方法为：采用生石灰对磷渣粉改性，将分散剂与石墨炔置于拌合水中溶解制得分散悬浮液；将石墨炔悬浮液加入掺有改性磷渣粉的硅酸盐水泥中搅拌，将搅拌好的石墨炔水泥浆体浇注模具振捣压实成型；将试样标准养护至指定时间后拆模。本发明具有良好的吸附﹑固化氯离子的能力，能够显著提高钢筋混凝土的耐久性；同时高效利用磷渣粉有效缓解自然资源的压力，达到节能减排、建筑材料资源化、绿色产业化的目的。

技术领域

本发明属于高耐久性材料领域，涉及一种可高效吸附﹑固化氯离子的材料，特别涉及一种基于石墨炔和磷渣粉的高效吸附、固化氯离子的水泥基材料及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土是目前应用最广泛的建筑结构材料。但是，由于对混凝土耐久性认识不足，使得国内外大量的混凝土结构过早破坏，造成了巨大的经济损失。氯盐是导致混凝土中钢筋锈蚀的主要因素之一。氯盐中的氯离子到达钢筋面吸附于局部钝化膜时，氯离子的局部酸化作用使钢筋钝化膜破坏，形成“腐蚀电池”；氯离子的阳极去极化作用、导电用加速了钢筋的电化学腐蚀作用。混凝土中的氯离子有两种存在形式：一是混凝土孔溶液中游离(自由)的氯离子，二是被水泥组分或水化产物结合(固化)的氯离子，它在孔溶液中无法自由移动。只有溶解在混凝土孔溶液的自由氯离子对钢筋的腐蚀起作用，被混凝土结合的氯离子(固化氯离子)不会引起钢筋的锈蚀。因此提高混凝土固化氯离子的性能对港工混凝土和除冰盐环境下的钢筋混凝土的寿命预测具有重要意义，降低了钢筋表面的自由氯离子浓度，降低钢筋腐蚀的风险；降低了自由氯离子流量，减弱了氯离子的渗透速率；由于Friedel’s盐(简称F盐)或Kuzel盐(简称K盐)的形成堵塞了混凝土中的孔隙，降低了氯离子的传输速率。同时，提高混凝土吸附固化氯离子的能力也可以进一步推广海砂和海水以及其他含氯离子的材料在水泥基材料中的应用，可以节约淡水资源和减少河砂的开采，从而有效的缓解自然资源的压力。综上所述，研发新型高效、稳定的吸附固化氯离子的水泥基材料,达到提高混凝土的耐久性，实现节能减排、资源化、生态化的目标，已然成为社会关注的焦点，亟待解决。

目前，国内外学者在水泥基吸附、固化氯离子领域取得了一定的研究成果，但研究发现水泥基材料对氯离子吸附、固化效能仍存在一定的缺陷，如吸附固化氯离子量低、吸附固化氯离子速率低、吸附固化氯离子不稳定，对外界环境的改变较为敏感等。混掺氯离子吸附剂可以使水泥基复合材料具备一定的吸附固化氯离子的能力，但氯离子吸附剂成本较高，且不同的氯离子吸附剂与水泥存在相容性问题，工程质量难以保证，因此选取适当的氯离子吸附固化剂掺入水泥基材料中，实现氯离子固化低成本、适用性强、吸附固化效率高且稳定等目标，已成为当前相关领域研究的焦点。

石墨炔是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯之后，一种新的全碳纳米结构材料，以sp和sp²两种杂化态结合形成的刚性二维平面碳材料，具有优良的化学稳定性和半导体性能，具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性。由于其特殊的电子结构及类似硅优异的半导体性能，在能源、催化、光学、电学、超导、光电子器件等诸多领域具有巨大的潜在应用。然而，目前国内外对石墨炔的研究主要集中在能源存储材料、压电材料及催化还原材料等领域的研究，而对石墨炔及其复合材料在吸附﹑固化氯离子领域的研究甚少。