一种提高海工混凝土抗渗、抗裂性能的外加剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体设及一种提高海工混凝±抗渗、抗裂性能的外加 剂。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国经济发展和国际竞争力的不断提高，一大批重大基础工程正在 我国海洋和西部等区域建设或规划中，然而运些基础工程所处区域气候条件恶劣，一些高 浓度的侵蚀介质(Mg 2\s〇42^、cr)易导致混凝±材料内部结构破坏、胶凝力退化、钢筋诱蚀 速率增大，使工程结构过早失效，服役寿命达不到设计使用年限，造成巨大的经济损失。
[0003] 提高混凝±材料的耐久性，最重要的是提高混凝±结构的抗渗性，减少甚至避免 侵蚀性介质接触或进入混凝±材料内部。目前，提升混凝±抗渗性的方法主要包括涂布防 侵蚀材料和渗入防水剂等混凝上外加剂运两种。（1)涂布防侵蚀材料:涂布防侵蚀材料可使 混凝±表面形成隔离层，减少侵蚀性介质进入混凝±结构内部。但是其费用成本较高，隔离 层一旦损坏或失效，侵蚀部位难W寻找，修复困难。（2)渗入防水剂等混凝±外加剂:在混凝 ±中渗入防水组分，具有施工简便、成本低等优点。但部分含有氯离子的防水外加剂易加剧 混凝±内部钢筋及金属预埋件诱蚀;含有膨胀组分的防水剂，若混凝±早期养护条件不好， 膨胀剂早期膨胀值过大时，易造成混凝上后期开裂，影响防侵蚀效果;含有脂肪酸类的外加 剂，虽能在混凝±内部形成憎水层，在混凝±的毛细孔中存在有憎水物质，但在长期侵蚀性 溶液浸蚀情况下，有效组分与混凝±基体间粘结性退化，易被侵蚀溶液浸出，影响混凝±耐 久性能。因此，能够显著提高混凝±耐久性能的抗侵蚀性离子侵蚀的外加剂需至少具备W 下几点：1)能有效减少混凝±孔隙率，并能较好的促进水泥水化，能增加堵塞混凝±毛细孔 的疏水物质，提高混凝±密实性；2)能减少混凝±的收缩，使混凝±中产生一定数量的封 闭、稳定且均匀分布的气泡，切断混凝±中的渗透毛细孔，提高混凝±的耐久性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能提高海工混凝±抗渗、抗裂性能的外加剂，可优化混 凝±孔结构，提升混凝±的耐久性能、体积稳定性能，改善混凝±的工作性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种提高海工混凝±抗渗、抗裂性能的外加剂，各组分所占质量百分比为:硬脂酸 锭乳液55~65%，3,4,9,10-巧四甲酸酢1~5%，纳米二氧化娃水分散液1~5%，超分散减 缩型减水剂8~15%，微米级改性脱脂棉纤维素1~5%，余量为水。
[0007] 上述方案中，所述硬脂酸锭乳液，其分子结构如式(1)所示。
[000引 (1)
[0009] 上述方案中，合成硬脂酸锭乳液所用水为软水(蒸馈水、纯净水、去离子水等），体 积占总体积的85~92% ;硬脂酸为十八烧酸，分子式为C出(C此)i6C00H，体积占总体积的3~ 9% ;氨水体积占总体积的1~4% ;无水碳酸钢体积占总体积0.1~0.3% ;氨氧化钟体积占 总体积的0.5~1 % ;乳化剂为非离子表面活性剂，占总体积的0.4~0.9% ;其制备方法包括 W下步骤：
[0010] 1)将水加热至55~60°C，将无水碳酸钢和氨氧化钟溶于水中并保持恒溫，得混合 液I;
[0011] 2)将硬脂酸置于=口烧瓶中，在55~60°C下加热融化，并升溫至62~65°C保持恒 溫，得硬脂酸溶液；
[0012] 3)将乳化剂均匀溶解于混合液I中，然后缓慢加入硬脂酸溶液中，在55~60°C下进 行皂化反应，并采用螺旋奖揽拌器在6000~7500r/min的速度下揽拌5~IOmin;
[0013] 4)将经步骤3)揽拌均匀的皂液冷却至25~30°C，加入氨水揽拌均匀后，得所述硬 脂酸锭乳液，放置于塑料容器中储存。
[0014] 上述方案中，所述非离子表面活性剂可选择所述非离子表面活性剂为烷基酪聚氧 乙締聚氧丙締酸、多元醇醋或脂肪酸甲醋乙氧基化物等;本发明采用非离子表面活性剂制 备的硬脂酸锭乳液稳定性好，经长期储存后无沉淀分层现象，且对混凝±早期强度影响较 小。
[001引上述方案中，所述3,4,9,10-巧四甲酸酢(PAT)，其分子式为C24曲06,分子结构见式 (2)。
[0016] (2)
[0017] 上述方案中，所述纳米二氧化娃水分散液的质量浓度为20%。
[0018] 上述方案中，所述超分散减缩型减水剂的制备方法包括W下步骤：
[0019] 1) W甲基締丙醇、氨水和环氧丙烷为原料，甲基締丙醇钢或甲基締丙醇钟为催化 剂，在压力为0.10~0.40MPa、溫度为50~150°C的条件下反应3~化，制得甲基締丙醇聚氧 丙締酸与=异丙醇胺的混合物，其中甲基締丙醇、氨水和环氧丙烷的摩尔比为1:(0.2~ 0.5) :(5.0~78.0)，催化剂的添加量为甲基締丙醇质量的0.10~0.60%;
[0020] 2) W步骤1)制得的甲基締丙醇聚氧丙締酸与=异丙醇胺的混合物、丙締酸横酸 钢、甲基丙締酸醋和水为原料，加入带有回流冷凝器、溫度计和滴液漏斗的=口烧瓶中，加 热升溫至60~90°C，并在2~2.化内匀速滴加丙締酸和过硫酸锭溶液，保溫反应1.0~1.化， 然后停止加热，降溫至40~50°C加入化OH溶液将溶液抑值调节至6~8,揽拌20~25min，放 料得超分散保巧型聚簇酸减水剂A;该步骤中各原料所占质量百分比为：甲基締丙醇聚氧丙 締酸与S异丙醇胺的混合物80~90%、丙締酸横酸钢1~5%、甲基丙締酸醋5~10%、水1~ 5%;过硫酸锭溶液中过硫酸锭的质量为甲基丙締酸醋质量的2.0%，丙締酸为甲基丙締酸 醋摩尔量的3.75;
[0021] 3) W甲基丙締酸、聚丙二醇单甲酸为原料，甲苯横酸为催化剂、对苯二酪为阻聚 剂，在65~75°C的溫度下，反应8~化，得具有超分散减水功能的甲基丙締酸聚丙二醇单甲 酸单体，其中甲基丙締酸和聚丙二醇单甲酸的摩尔比为（1.15~1.20):1,催化剂和阻聚剂 的添加量分别为甲基丙締酸和聚丙二醇单甲酸总质量的1.5%和0.5%;将二丙二醇单下酸 和马来酸酢W(1~2): 1的摩尔比，在100~140°C下反应3~化，缩合成具有减缩功能的缩二 乙二醇二丙二醇单下酸单体；
[0022] 4)按W下质量配比：甲基丙締酸聚丙二醇单甲酸单体75~85%、缩二乙二醇二丙 二醇单下酸单体1~5%、甲基丙締酸5~10%、二甲胺基乙醇1~5%、甲基丙締横酸钢1~ 5%;将步骤3)中制备的甲基丙締酸聚丙二醇单甲酸单体和缩二乙二醇二丙二醇单下酸单 体升溫到90~100°C后滴加甲基丙締酸、二甲胺基乙醇和甲基丙締横酸钢进行反应，保溫反 应5~化后(反应结束)加入NaO田容液调节PH至中性，得到减缩型聚簇酸减水剂B;
[0023] 5)按W下质量配比：超分散保巧型聚簇酸减水剂A 40~60%、减缩型聚簇酸减水 剂B 38~55%、葡萄糖酸钢2~5%，将步骤2)制备的超分散保巧型聚簇酸减水剂A、步骤4) 制备的减缩型聚簇酸减水剂B和葡萄糖酸钢进行复配，得所述的超分散减缩型减水剂。
[0024] 上述方案中，所述微米级改性脱脂棉纤维素由脱脂棉经质量浓度为40~45%的硫 酸溶液催化处理地后，进行抽滤烘干而成，其直径为15~30nm，平均长度为150~250nm。
[00巧]本发明的原理为：
[0026] (1)硬脂酸锭乳液:硬脂酸锭中含有18个碳原子的长碳链，长链控基为憎水基团， 疏水性长碳链端会伸入混凝±毛细孔中改变毛细孔网络的表面张力，可使混凝±的毛细孔 及混凝±表面成为憎水表面;硬脂酸锭中的簇基具有亲水特性，利用皂化反应化\r及NH/ 取代，形成的一COO化、一COOK及一C00NH4与水泥水化产物氨氧化巧作用，形成不溶性巧皂 的薄络合吸附层，从而堵塞水泥混凝±中毛细孔，提高混凝±的抗渗性能;且含簇基的基团 具有优良的缓凝保巧作用，可W有效控制混凝±巧落度经时损失，改善混凝±的工作性能。
[0027] (2)3,4,9,10-巧四甲酸酢(PAT)=PAT颗粒沉积在水泥浆体的凝胶孔中，改善混凝 ±的孔结构，进而可增加混凝±的抗渗性;PAT端基的氧化基团有利于吸附阳离子，例如化2 %有利于C-S-H凝胶吸附在其活性位点原位生长，而对称的活性位点结构更是有利于桥联 C-S-H凝胶娃氧基团的片段，增长其链长;PAT的纳米片层结构有利于PAT平面片层插入到C- S-H凝胶的层间，形成有机无机复合的插层物质，提升C-S-H凝胶结构稳定性;PAT位阻效应 有利于其在混凝±中的分散性，增加水泥颗粒分散度，有助于传递和分散胶凝浆体微结构 形成过程中各组分水化特性的差异而引起的不均匀内应力。