基于复合功能型外加剂的海工混凝土的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土，具体的说，是涉及基于复合功能型外加剂的海工混凝土。
【背景技术】
[0002] 沿海混凝土构筑物工程，特别是跨海大桥的地理环境对混凝土桥梁及水下结构的 影响因素，显著高于内陆地理环境。导致沿海混凝土结构工程耐久性能大幅度下降的主要 因素分析如下：
[0003] -、海水中的氯盐对混凝土构筑物中钢筋产生锈蚀，致其结构破坏，耐久性能大幅 降低。
[0004] 海工混凝土工程长期处于海水侵蚀环境中，然而海水中富含大量的氯盐，其含量 是普通淡水的100-1000倍。氯离子具有例子半径小，渗透、穿透移动性能非常强的特点。在 硬化后的混凝土中，氯离子主要通过移动、扩散、渗透的方式随水和空气进入多孔结构混凝 土中，很少与混凝土中的水泥石Ca、Al、Si等离子发生反应，却能迅速到达具有较强吸附力 的钢筋表面并与之反应，生成Fe203、Fe304锈蚀膜，这种锈蚀膜在水分作用下，迅速膨胀开 裂、剥离，发生钢筋锈蚀。随着钢筋锈蚀的加剧，混凝土结构遭到破坏，产生疏松、断裂，最终 失去承载力。
[0005] 此外，存在于海洋环境空气、水蒸汽中的氯离子，漂移到多孔混凝土结构中，进入 到混凝土钢筋表面，最终发生钢筋锈蚀。
[0006] 还有，大量存在于沿海的砂和石料(特别是海砂）中的氯离子，能在混凝土拌和物 浇注后迅速吸附到钢筋表面，使钢筋发生锈蚀，混凝土结构遭受破坏。
[0007] 二、酸碱离子对海工混凝土的腐蚀破坏，致耐久性下降。
[0008] 沿海水质是内陆地区所有腐蚀介质的汇集点，含有各种酸碱离子，如:硫酸盐、碳 酸盐、镁盐、硝酸盐、草酸盐、尿素、石油废弃物以及其他各类酸碱性化合物等。这些酸碱性 离子进入混凝土，与混凝土的水泥石钙、铝、铁、硅离子发生反应，迅速生成膨胀性不硬化的 破坏性离子，致混凝土结构破坏。沿海混凝土结构工程受到冲刷、气蚀、风蚀破坏，致混凝土 结构耐久性降低。
[0009] 沿海地区的混凝土结构工程长期处于海浪冲刷和海水冲击时气体冲击的环境中。 水中汽泡冲蚀损失强度相当于水中石砾冲刷强度的10-20倍。海风级别常年均在6-12级以 上，海风中均会有水、水蒸气、杂质及各类腐蚀介质，这些均会对混凝土结构产生腐蚀破坏， 影响混凝土耐久性能。
[0010] 三、冻融破坏
[0011] 沿海地区的凝土结构工程处于冻融循环以及海风、结冰海水移动撞击等恶劣环境 中。渗漏在混凝土结构中的水分子在低温情况下结冰膨胀，致使混凝土构筑物开裂，温度升 高时，裂纹减小，如此长期循环，使混凝土构筑物变的疏松，降低其耐久性能。一般情况下， 冰的体积是原来水的体积的1.14倍。
[0012]四、碳化的影响
[0013] 沿海地区的桥梁结构常年暴露在空气中，该环境下空气湿度大，空气中二氧化碳 浓度高，水分子和二氧化碳分子容易进入混凝土结构中形成碳酸。碳酸能与水泥中的钙离 子反应生成碳酸钙，降低水泥石的机械强度。碳化会使混凝土结构使用寿命降低。
[0014] 此外，开裂是普通环境下混凝土的通病和癌症，在海工混凝土构筑物中更为严重。 开裂由混凝土塑形收缩、化学收缩、干湿收缩、温差收缩引发，综合以上五种因素可致海工 混凝土结构破坏，导致耐久性严重下降。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种成本低、耐久性高、抗腐蚀能力强的海 工混凝土。
[0016] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0017] 基于复合功能型外加剂的海工混凝土，包括以下重量份原料混合而成:热水泥100 份，I级粉煤灰25-30份，粒化高炉矿渣粉25-30份，防裂抗蚀增塑剂0.5-1.5份，中粗砂250-280份，二级配碎石360-400份，水50-60份；
[0018] 其中，按重量百分比计，所述防裂抗蚀增塑剂包括以下成分：
[0019] 20-30%的减缩增塑剂、5-15 %的酸和能产生酸的物质、1-6%的抗蚀剂、0.1-1 % 的催化剂、1-3 %的中和剂、0.1-0.3 %的憎水剂、5-40 %的微膨胀剂、0.05-0.5 %的引气剂、 1-5%的密实剂和15-55%的载体。防裂抗蚀增塑剂富含超细纳米级ZY、Li、Si、RE、Ca、Al、 Fe、C2H40H超级分散体、稳定胶体、缓释体、增韧抗裂体，掺入水泥浆、水泥砂浆、混凝土拌合 物中，具有提升水泥胶凝网络的抗蚀防腐性且抑制氯离子渗透、扩散、迀移的能力。
[0020]使用防裂抗蚀增塑剂改善混凝土构筑物耐久性能的理论如下:抑制拌合物初期水 化热峰值，增强混合物塑性收缩和干缩及化学收缩的抗裂功能;使用高活性的硅酸盐与纳 米级的1^、2￥、1^、51离子生成不溶性的胶体，抑制1(+、他+与骨料中的活性5102、〇)32-反应； 同时外界渗入的部份有害离子与高分子纳米微晶体和水化硅酸钙、铝酸钙、铁铝酸钙反应 生成不溶性的胶凝物，填补大量的空隙，降低大于50nm的孔径和直弯曲孔道，阻止水和腐蚀 介质通过;提升胶凝材料的水化率。胶凝材料的水化率越高，水化就越充分越完全，胶凝材 料的活性越高、强度增长越大，胶凝孔隙越细化;使胶凝材料在极低水胶比情况下进行充分 水化，这种情况下的胶凝颗粒内的网孔非常微小，胶凝颗粒间吸附力增强，致密性显著改 善，胶凝颗粒与骨料粘接力明显提高;使用抗裂剂材料。抗裂剂能使胶凝颗粒之间，胶凝颗 粒与骨料之间紧密连接牵拉、电荷吸附，其硬化物的抗弯拉性、冲磨性、疲劳性得到极大提 尚。
[0021 ]防裂抗蚀增塑剂中各原料的选择如下：
[0022] 减缩增塑剂为分子量1000-2000、羟值20-50mgK0H/g、不饱和度0 · 3-0 · 8mmol/g的 聚醚类，如选自二羟基聚氧乙烯醚、氧丙烯醚、烯丙基聚乙烯醚、聚乙二醇单甲醚、甲氧基聚 乙二醇和甲基丙烯酸酯醚等中的一种或多种。减缩增塑剂在本发明的防裂抗蚀增塑剂组合 物中的主要作用是超塑化和减缩剂功能，分散胶凝颗粒，增加胶凝颗粒电荷吸附能力，缩小 毛细孔通道结构尺寸，并改变其孔隙结构，增塑功能，提高施工的工作性、稳定性，满足现代 施工新工艺及防裂减缩抗蚀辅助性能。
[0023]进一步的，酸和能产生酸的物质，酸指能释放出质子的物质，能产生酸的物质指： 二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳和水反应能产生酸性，硫酸氢钠、强酸弱碱盐溶于水也显酸 性。具体的，所述酸和能产生酸的物质为:含量2 99.0%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙 酯、甲基丙烯酸乙酯、马来酸、马来酸酐等中的一种或多种。此处酸和能产生酸的物质的作 用是防裂抗蚀增塑剂中的减缩抗蚀增塑重要组分，与聚醚接枝共聚成疏状结构的分子链， 分散包裹着带有阳极电荷的水泥胶凝颗粒，增加胶凝颗粒表层电荷层和液相浓度，大幅度 提高其塑性，减小胶体的变形收缩，增加粒子间的粘附力，使水泥石在干湿、化学变化的情 况下体积更稳定、变形更小，实现防裂减缩的功能。
[0024]进一步的，所述的抗蚀剂为多元醇和酯类等，如二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇 胺、油酸三乙醇胺、肌氨酸钠、N-脂酰基谷氨酸钠、二乙醇胺、二乙胺、氨基醇、氧化乙烯、环 氧乙烷甲基醇、聚乙烯醚磷酸酯等中的一种或多种。抗蚀剂的主要作用是防裂抗蚀增塑剂 中的结晶致密颗粒形成的中间体，使聚醚和酸聚合时形成胶状网链，掺入水泥胶料中水化 时包裹在带电的颗粒上，在高度电斥力分散的情况下，使水泥颗粒加速分散，并紧密排列在 空间，颗粒间距更小、密实度更高、收缩率更低，增加防裂致密效能，同时在阳极电斥的引力 作用下，持续移动到钢筋表层和吸附区对阴极(氯离子)形成斥力，起到保护钢筋预防锈蚀 的作用。
[0025]进一步的，所述的催化剂为过硫酸铵、过氧化氢、亚硫酸氢钠、过硫酸钾、次磷酸钠 等中的一种或多种。催化剂的主要作用是在聚醚与酸、酯多元醇的聚合时起氧化还原作用 和引发作用，通过氧化还原反应使烯烃类有机物生成醇，羧酸类物质通过引发作用使带有 烯