[发明专利]一种提高海工混凝土抗渗、抗裂性能的外加剂

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种提高海工混凝土抗渗、抗裂性能的外加剂。

背景技术

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，然而这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(Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-)易导致混凝土材料内部结构破坏、胶凝力退化、钢筋锈蚀速率增大，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。

提高混凝土材料的耐久性，最重要的是提高混凝土结构的抗渗性，减少甚至避免侵蚀性介质接触或进入混凝土材料内部。目前，提升混凝土抗渗性的方法主要包括涂布防侵蚀材料和掺入防水剂等混凝土外加剂这两种。(1)涂布防侵蚀材料：涂布防侵蚀材料可使混凝土表面形成隔离层，减少侵蚀性介质进入混凝土结构内部。但是其费用成本较高，隔离层一旦损坏或失效，侵蚀部位难以寻找，修复困难。(2)掺入防水剂等混凝土外加剂：在混凝土中掺入防水组分，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土内部钢筋及金属预埋件锈蚀；含有膨胀组分的防水剂，若混凝土早期养护条件不好，膨胀剂早期膨胀值过大时，易造成混凝土后期开裂，影响防侵蚀效果；含有脂肪酸类的外加剂，虽能在混凝土内部形成憎水层，在混凝土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，有效组分与混凝土基体间粘结性退化，易被侵蚀溶液浸出，影响混凝土耐久性能。因此，能够显著提高混凝土耐久性能的抗侵蚀性离子侵蚀的外加剂需至少具备以下几点：1)能有效减少混凝土孔隙率，并能较好的促进水泥水化，能增加堵塞混凝土毛细孔的疏水物质，提高混凝土密实性；2)能减少混凝土的收缩，使混凝土中产生一定数量的封闭、稳定且均匀分布的气泡，切断混凝土中的渗透毛细孔，提高混凝土的耐久性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高海工混凝土抗渗、抗裂性能的外加剂，可优化混凝土孔结构，提升混凝土的耐久性能、体积稳定性能，改善混凝土的工作性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种提高海工混凝土抗渗、抗裂性能的外加剂，各组分所占质量百分比为：硬脂酸铵乳液55～65％，3,4,9,10-苝四甲酸酐1～5％，纳米二氧化硅水分散液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。

上述方案中，所述硬脂酸铵乳液，其分子结构如式(1)所示。

上述方案中，合成硬脂酸铵乳液所用水为软水(蒸馏水、纯净水、去离子水等)，体积占总体积的85～92％；硬脂酸为十八烷酸，分子式为CH₃(CH₂)₁₆COOH，体积占总体积的3～9％；氨水体积占总体积的1～4％；无水碳酸钠体积占总体积0.1～0.3％；氢氧化钾体积占总体积的0.5～1％；乳化剂为非离子表面活性剂，占总体积的0.4～0.9％；其制备方法包括以下步骤：

1)将水加热至55～60℃，将无水碳酸钠和氢氧化钾溶于水中并保持恒温，得混合液I；

2)将硬脂酸置于三口烧瓶中，在55～60℃下加热融化，并升温至62～65℃保持恒温，得硬脂酸溶液；

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℃下进行皂化反应，并采用螺旋桨搅拌器在6000～7500r/min的速度下搅拌5～10min；

4)将经步骤3)搅拌均匀的皂液冷却至25～30℃，加入氨水搅拌均匀后，得所述硬脂酸铵乳液，放置于塑料容器中储存。

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酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚、多元醇酯或脂肪酸甲酯乙氧基化物等；本发明采用非离子表面活性剂制备的硬脂酸铵乳液稳定性好，经长期储存后无沉淀分层现象，且对混凝土早期强度影响较小。

上述方案中，所述3,4,9,10-苝四甲酸酐(PAT)，其分子式为C₂₄H₈O₆，分子结构见式(2)。

上述方案中，所述纳米二氧化硅水分散液的质量浓度为20％。

上述方案中，所述超分散减缩型减水剂的制备方法包括以下步骤：