一种功能性混凝土外加剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及混凝±外加剂，具体是一种功能性混凝±外加剂及其制备方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 混凝±外加剂是在揽拌混凝±过程中渗入，占水泥质量5% W下的，能显著改善混 凝±性能的化学物质，在混凝±中渗入外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的 特点。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到应用，工程上常用外加剂可分为 四类：
[0003] 1、改善混凝±拌合物流变性能的外加剂。包括减水剂、引气剂和累送剂。
[0004] 2、调节混凝±凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂。
[0005] 3、改善混凝±耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻诱剂等。
[0006] 4、改善混凝±其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂。
[0007] 运些外加剂具有改善混凝±某一性能的特点。
[000引目前还没有一种功能性外加剂被开发用于解决恶劣环境下混凝±耐侵蚀性能。在 恶劣环境下、由于环境介质中的氯离子或混凝±原材料中的氯离子渗入到钢筋周围，达到 一定浓度后破坏钢筋的纯化膜，引起钢筋诱蚀，削减其有效截面，降低其粘结强度等受力性 能，使混凝±保护层顺筋胀裂，是影响混凝±结构耐久性的主要病害，已经引起国内外的普 遍重视。
[0009] 目前工程设计时为防止混凝±耐氯盐侵蚀而采用方法有提高混凝±强度等级、增 加混凝±保护层厚度或在混凝±表面涂刷耐侵蚀涂层，但运些方法均存在明显的弊端，没 有从根本上抑制侵蚀介质在混凝上内部的传输。例如氯离子侵蚀混凝上的途径通常有两 种:其一是"混入"，如渗用含氯离子外加剂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制诱注混 凝±等;其二是"渗入"，环境中的氯离子通过混凝±的宏观、微观缺陷渗入到混凝±中，并 到达钢筋表面。"混入"现象大都是施工管理的问题;而"渗入"现象则是综合技术的问题，与 混凝±材料多孔性、密实性、工程质量，钢筋表面混凝±层厚度等多种因素有关。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是克服现有技术中缺点，从根本上抑制侵蚀介质在混凝±内部的传 输，提供一种功能性混凝±外加剂及其制备方法和应用，能够降低混凝±电通量、提高混凝 上耐氯盐侵蚀性能、抑制恶劣环境下侵蚀介质侵蚀，从而显著提高混凝上的耐久性。
[0011] 在本发明中，采用多元复合技术，首次将环氧改性聚硅氧烷、聚丙基甲基倍半娃氧 烧、烷氧基硅烷、纳米二氧化娃、纳米二氧化铁、脂肪胺聚氧乙締基酸、脂肪酸聚氧乙締基醋 有效结合，利用环氧改性聚硅氧烷、烷氧基硅烷、纳米二氧化娃、纳米二氧化铁与碱性混凝 ±的反应活性，增加该外加剂材料在拌合过程中水泥反应位点数量，利用纳米二氧化娃、纳 米二氧化铁、聚丙基甲基倍半硅氧烷的纳米填充堵孔效应，降低混凝±孔隙率从而提高致 密性，利用脂肪酸聚氧乙締基酸、脂肪酸聚氧乙締基醋独特的扩散活性，有利于该外加剂材 料在混凝±拌合过程中均匀分散，避免团聚。各组分有效结合并产生协同效应，克服了其各 自的缺点，高效抑制恶劣环境下侵蚀介质传输、降低混凝±电通量、提高混凝±耐氯盐侵蚀 性能从而显著提高混凝±的耐久性。
[0012]本发明所述功能性混凝±外加剂，W重量份数计，包含W下组成： 环氧改性聚硅氧烷 20-40， 聚两基甲基倍半娃氧焼 5-! 0， 烷氧基娃焼 5-10,
[001引 纳米二氧化娃 1-5， 纳米二氧化铁 1-5， 脂肪胺聚氧己婦基酸 1-5， 脂肪酸聚氧古婦基酷 1-、
[0014] 所述环氧改性聚硅氧烷是W氨化双酪A型环氧树脂在二月桂酸二下基锡高溫催化 作用下，与聚甲基苯基硅氧烷反应得到的，粘度小于lOOPa.s的低粘度液体；
[0015] 所述氨化双酪A型环氧树脂的分子结构类似于双酪A型环氧树脂，但由于苯环经加 氨转变为六元环，故氨化双酪A环氧树脂不含双键。
[0016] 与双酪A型环氧树脂和脂环式环氧树脂相比，氨化双酪A型环氧树脂具有粘度小、 耐候性和耐化学药品性的特征。氨化双酪A型环氧树脂同样含有酸键，环氧基连接在侧链的 酸键上并具有良好的结构对称性，所W具有优异的粘接性、力学性能和防腐蚀性能。
[0017] 所述聚丙基甲基倍半硅氧烷是W甲基Ξ乙氧基硅烷、丙基Ξ乙氧基硅烷经水解后 缩合得到。
[0018] 所述烷氧基硅烷含有W下组分：甲基Ξ乙氧基硅烷、下基Ξ甲氧基硅烷、下基Ξ乙 氧基硅烷、辛基Ξ甲氧基硅烷、辛基Ξ乙氧基硅烷、异辛基Ξ甲氧基硅烷、十二烷基Ξ甲氧 基硅烷和/或十二烷基Ξ乙氧基硅烷。
[0019] 所述的脂肪胺聚氧乙締基酸选自十二胺聚氧乙締基酸、十八胺聚氧乙締基酸中的 一种或两种W上任意比例混合。
[0020] 所述脂肪酸聚氧乙締基醋选自硬脂酸聚氧乙締基醋、月桂酸聚氧乙締基醋、油酸 聚氧乙締基醋一种或两种W上任意比例混合。
[0021] 所述环氧改性聚硅氧烷的制备方法为:将氨化双酪A型环氧树脂、聚甲基苯基娃氧 烧分别置于容器中，在80°C下旋转蒸发30min，除去水分，冷却至室溫，备用。在装有机械揽 拌、加料漏斗、回流冷凝管的反应容器中加入氨化双酪A型环氧树脂和硅氧烷，揽拌并升溫 至80°C，然后逐滴加入二月桂酸二下基锡，继续升溫至140°C，恒溫揽拌3.化得到透明粘稠 状液体，即为所述环氧改性聚硅氧烷。
[0022] 所述聚丙基甲基倍半硅氧烷的制备方法为:在装置有揽拌器、回流冷凝管、溫度计 的反应容器中，加入甲基二乙氧基硅烷，丙基二乙氧基硅烷，0.0 lmol/L盐酸，异丙醇;60°C 下磁力揽拌反应1小时后，加入氨水，升溫80°C继续反应1小时，用盐酸中和，即得到聚丙基 甲基倍半硅氧烷。
[0023] 所述混凝±外加剂材料具有降低混凝±电通量、提高混凝±耐氯盐侵蚀性能、抑 制恶劣环境下侵蚀介质侵蚀从而显著提高混凝上的耐久性的作用。
[0024] 本发明所述功能性混凝±外加剂的制备方法为:在25°C下依次加入环氧改性聚娃 氧烧、聚丙基甲基倍半硅氧烷、烷氧基硅烷、脂肪胺聚氧乙締基酸、脂肪酸聚氧乙締基醋升 溫至60°C机械揽拌2小时后，加入纳米二氧化娃、纳米二氧化铁继续揽拌30min后，冷却至常 溫出料，得到所述功能性混凝±外加剂。
[0025] 本发明所述功能性混凝±外加剂的应用方法为:在混凝±拌合过程中添加，每方 混凝±推荐用量1-化g，与胶粘材料、骨料等拌合均匀后诱筑使用。
[0026] 本发明所述功能性混凝±外加剂在恶劣环境下抑制侵蚀介质在混凝±内部传输 具有独特而显著的作用，能够降低混凝±碳化速率、电通量、氯离子渗透系数，提供混凝± 抗渗等级。本发明W环氧改性的Si-0-Si结构为主体，具有高稳定性和耐腐蚀性，功能性环 氧基团和纳米尺寸效果改善混凝±的微观孔结构，并发挥各组分的协同效应实现抑制侵蚀 介质传输目的，当与不含本发明公开的组分的类似材料组合物相比时，本发明可显示出显 著增加的抑制侵蚀介质传输的性能。
【具体实施方式】
[0027] 下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
[0028] 实施例1
[0029] 1)环氧改性聚硅氧烷制备:称取60g氨化双酪A型环氧树脂和40g聚甲基苯基娃氧 烧分别置于茄形瓶中，在80°C下旋转蒸发30min，除去原料中含有的少量水分，冷却至室溫， 备用。在装有机械揽拌、加料漏斗、回流冷凝管的Ξ口烧瓶中加入60g氨化双酪A型环氧树脂 和40g聚甲基苯基硅氧烷，揽拌并升溫至80°C，然后逐滴加入二月桂酸二下基锡，继续升溫 至140°C，恒溫揽拌3.化得到透明粘稠状液体。
[0030] 2)聚丙基甲基倍半硅氧烷的制备:在装置有揽拌器、回流冷凝管、溫度计的lOOOmL 二颈瓶中，加入甲基二乙氧基硅烷140ml，丙基二乙氧基硅烷60ml，0.0 lmol/L盐酸20mL，异 丙醇100.0mL60°C下磁力揽拌反应1小时后加入氨水4.0mL，升溫80°C继续反应1小时，用盐 酸中和，得到聚丙基甲基倍半硅氧烷。
[0031] 3)所述功能性混凝±外加剂的制备：在装置有揽拌器、回流冷凝管、溫度计的 lOOOmL^颈瓶中，在25 °C下依次加入环氧改性聚硅氧烷、聚丙基甲基倍半硅氧烷、烷氧基娃 烧、脂肪胺聚氧乙締基酸、脂肪酸聚氧乙締基醋升溫至60°C机械揽拌2小时后，加入纳米二 氧化娃、纳米二氧化铁继续揽拌30min后，冷却至常溫出料，得到所述功能性混凝±外加剂。
[0032] 实施例2
[0033] 1)环氧改性聚硅氧烷制备:称取60g氨化双酪A型