本发明涉及一种水泥基材料，尤其涉及一种提高氯离子结合率的水泥基材料及其制备方法。
背景技术：
：自混凝土技术诞生以来，混凝土耐久性问题一直难以得到有效解决，其服役寿命因此大打折扣。混凝土材料本身脆性较大，抗拉和抗弯能力差，需配筋强化，其中钢筋使用最为广泛。钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的诸多优点，是目前土木工程结构设计中的首选形式。其中，由氯离子引起的钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构在海工环境下或在除冰剂作用下所面临的最重要耐久性问题。外部氯离子主要通过扩散渗透作用、吸附作用、毛细作用及电化学迁移等共同作用，进入混凝土结构内部，到达钢筋表面。当钢筋表面的氯离子含量达到一定阈值（氯离子临界浓度）时，ph值会迅速降低，钢筋表面钝化膜遭到破坏，发生去钝化现象，并形成电化学腐蚀效应，从而大大加速了钢筋锈蚀速率。钢筋发生锈蚀后，一方面会减小钢筋有效横截面积，致使钢筋混凝土结构承载力减小和钢筋握裹力下降；另一方面，钢筋体积剧烈膨胀，挤压导致混凝土由内部开裂与剥落，从而造成结构的整体性破坏。每年因氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀而造成的钢筋混凝土结构劣化，导致了巨大的经济损失。技术实现要素：本发明的目的在于增加水泥与氯离子的结合率，减少水泥基材料中钢筋锈蚀，提供了一种提高氯离子结合率的水泥基材料。该水泥基材料能够增强水泥对氯离子的物理吸附结合能力，进而减少氯离子锈蚀钢筋。本发明所采取的技术方案为：一种提高氯离子结合率的水泥基材料，以水泥质量为基准，包括如下质量分数的组分硅酸盐水泥100%；高岭土8~10%；萘磺酸盐减水剂0.8~1.2%；硝酸钙1~3%。进一步的，所述高岭土为砂质高岭土。进一步的，还包括石墨烯和纳米材料分散剂，所述石墨烯用量为所述硅酸盐水泥质量的0.05~0.10%。进一步的，所述纳米材料分散剂为十二烷基苯磺酸钠。进一步的，所述石墨烯的厚度为2.0~4.0nm，比表面积为360~450m2/g。本发明还涉及一种提高氯离子结合率的水泥基材料的制备方法，包括以下步骤s01将0.05~0.10%石墨烯、纳米材料分散剂、0.5~1.5%的萘磺酸盐减水剂、1~3%的硝酸钙共同溶于拌和水中，进行超声分散得到拌和水溶液；s02将硅酸盐水泥、高岭土和拌和水溶液混合搅拌形成水泥浆体；s03将具有流动性的水泥浆体成型；0.05~0.10%石墨烯、0.5~1.5%的萘磺酸盐减水剂和1~3%的硝酸钙均是以硅酸盐水泥用量为基准。进一步的，所述步骤s01中超声时间为30~40分钟，超声波的超声频率为40khz，功率密度为0.5~0.7w/cm2。进一步的，所述高岭土用量为硅酸盐水泥用量的8~10%。本发明所产生的有益效果包括：水泥基材料中的石墨烯纳米片，既能够提高混凝土和易性、提高强度，在微观层面上，还能够促进水泥组分微晶化并依附于c-s-h凝胶，从而提高了c-s-h凝胶吸附结合氯离子的能力。水泥基材料中的ca(no3)2，可将可溶性钙离子引入水泥基材料中，得到ca/si比更高的c-s-h凝胶，从而增强对氯离子的物理吸附结合能力，该方法能大大提升水泥基材料的氯离子结合率。萘磺酸盐减水剂，不仅减少用水量，提高水泥基材料强度，在微观层面上，萘磺酸盐分子还能够包裹住水泥颗粒，增大水泥颗粒比表面积，从而在常规养护28天后提高水化程度，产生更多易于结合自由氯离子的水化产物，提高其结合氯离子的性能。以此法加入的高岭土，增加了形成可结合氯离子水泥组分的原料，同样使得水泥基材料的物理、化学结合氯离子能力有所提升。综上所述，该种提高氯离子结合率的水泥基材料通过各组分共同作用，增加可结合氯离子的水泥水化产物c-s-h凝胶和c3ah6含量并改善其ca/si比，可以显著有效地提高水泥基材料的氯离子结合率。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。对比例原料：普通硅酸盐水泥。制备过程如下：（1）将普通硅酸盐水泥、拌和水按0.5水灰比混合搅拌形成水泥浆体。（2）将具有流动性的浆体倒入40×40×160mm模具中成型，24小时后脱模，在相对湿度为60%，温度为22℃条件下进行养护28天。实施例1原料：普通硅酸盐水泥，高岭土，萘磺酸盐减水剂，石墨烯，纳米材料分散剂，ca(no3)2。制备过程如下：（1）将水泥质量0.05%的石墨烯、纳米材料分散剂、水泥质量0.8%的萘磺酸盐减水剂、水泥质量2%的ca(no3)2共同溶于拌和水中，进行超声分散，超声时间40分钟，超声波的超声频率为40khz，功率密度为0.6w/cm2。（2）将普通硅酸盐水泥、水泥质量8%的高岭土、经超声分散的拌和水溶液按0.5水灰比混合搅拌形成水泥浆体。（3）将具有流动性的浆体倒入40×40×160mm模具中成型，24小时后脱模，在相对湿度为60%，温度为22℃条件下进行养护28天。实施例2原料：普通硅酸盐水泥，高岭土，萘磺酸盐减水剂，石墨烯，纳米材料分散剂，ca(no3)2。制备过程如下：（1）将水泥质量0.10%的石墨烯、纳米材料分散剂、水泥质量1.2%的萘磺酸盐减水剂、水泥质量2%的ca(no3)2共同溶于拌和水中，进行超声分散，超声时间40分钟，超声波的超声频率为40khz，功率密度为0.6w/cm2。（2）将普通硅酸盐水泥、水泥质量8%的高岭土、经超声分散的拌和水溶液按0.5水灰比混合搅拌形成水泥浆体。（3）将具有流动性的浆体倒入40×40×160mm模具中成型，24小时后脱模，在相对湿度为60%，温度为22℃条件下进行养护28天。实施例3原料：普通硅酸盐水泥，高岭土，萘磺酸盐减水剂，石墨烯，纳米材料分散剂，ca(no3)2。制备过程如下：（1）将水泥质量0.10%的石墨烯、纳米材料分散剂、水泥质量1.2%的萘磺酸盐减水剂、水泥质量3%的ca(no3)2共同溶于拌和水中，进行超声分散，超声时间40分钟，超声波的超声频率为40khz，功率密度为0.6w/cm2。（2）将普通硅酸盐水泥、水泥质量10%的高岭土、经超声分散的拌和水溶液按0.5水灰比混合搅拌形成水泥浆体。（3）将具有流动性的浆体倒入40×40×160mm模具中成型，24小时后脱模，在相对湿度为60%，温度为22℃条件下进行养护28天。上述步骤后，用地质锤凿去试件外表面，用切割机切割成小块，并用粉碎机适度粉碎后，经筛选得到粒径为0.63~1.25mm颗粒若干，于40℃鼓风干燥箱中干燥24小时。将各例颗粒分别称取20g，置于100ml塑料瓶，加入80ml0.1mol/l的氯化钠溶液，密封、摇匀、静置。静置14天后，将溶液滤出，取10ml滤液以0.05mol/l硝酸银溶液进行电位滴定，得所耗体积v（ml）。则可得相应氯离子结合率b为：b=(0.1-v×0.05/10)/0.1=1-v/20氯离子结合较对比例提高率为：pb=(b-b0)/b0×100%所得结果如表1所示。表1各实施例中氯离子结合率b与结合提高率pb氯离子结合率b氯离子结合提高率pb对比例18.4%/实施例125.8%40.2%实施例226.6%44.6%实施例328.1%52.7%据实施结果可知，本发明中水泥基材料相较于普通硅酸盐水泥氯离子结合率均有明显效果，发明中水泥基材料氯离子结合率高达52.7%。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12