CN108178543A - 一种耐高温型抗蚀防裂减水剂及海工混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温型抗蚀防裂减水剂及海工混凝土，该抗蚀防裂减水剂由以下重量份原料混合而成：15‑50份减水剂；5‑25份密实剂；2‑15份抗蚀剂；0‑0.5份憎水剂；0.01‑0.8份引气剂；0.01‑1.0份防腐剂；20‑60份水。海工混凝土由以下重量份原料混合而成：80‑120份巴基斯坦CME I 42.5N水泥；15‑55份掺合料；0.8‑2.5份耐高温型抗蚀防裂减水剂；220‑300份中粗砂；210‑320份二级配碎石；35‑75份水。本发明采用耐高温型抗蚀防裂减水剂与巴基斯坦CEM I 42.5N水泥、掺合料(印度I级粉煤灰和印度S105级矿粉)、中粗砂和二级配碎石配合构成高耐久耐氯海工混凝土，该海工混凝土具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

Description

一种耐高温型抗蚀防裂减水剂及海工混凝土

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，具体的说，是涉及一种适用于高温、高氯环境下的海工混凝土。

背景技术

海工混凝土，即海洋工程所用的混凝土，也称海洋混凝土。海洋工程包括海岸工程(如商港、渔港、军港、入海河口整治、挡潮闸、工业引水、跨海桥梁、海岸防护、潮汐发电站等)和离岸工程(也称近海工程，如大型深水码头和海洋平台等)，凡是在海水影响下施工的构筑物(如临近河口的内河港、桥梁等)以及虽在岸上，但经常受到浪花溅击的结构所用混凝土，都属海工混凝土。海工混凝土由于经常地或周期性地与海水接触，受到海水或海洋大气(含有氯离子)的物理化学作用，或受波浪、流水的冲击、磨损等作用，而遭受损害，缩短耐用年限，故海工混凝土除强度和拌合物的和易性应满足设计、施工要求外，尚应具有所需的抗渗性、抗冻性、抗蚀性、防止钢筋锈蚀和抵抗冰凌撞击的性能。

为了根据构筑物的具体使用条件而对混凝土提出不同的技术要求，将混凝土划分为水上部位、水下部位和水位变动区。地处北方的海工混凝土，其水位变动区几乎都发生过冻害现象，因此对混凝土的抗冻性提出较高的要求(见表)。处于海洋环境中的钢筋混凝土构筑物水上部位，尤其是经常受浪花溅湿的地方，由于海水的溅湿或吸收大气中含有盐分的水气，其钢筋容易锈蚀，除要求混凝土有足够的密实性(以水灰比控制,不应大于0.5)和钢筋保护层(不应小于5厘米)外，尚应限制裂缝宽度不大于0.15毫米。

现有海工混凝土结构工程抗腐蚀，耐久性能不足，在高温高氯环境下存在耐久性差、抗腐蚀性差等问题。由此提供一种抗腐蚀，耐久性能强，适用于高温高氯环境的海工混凝土方案是本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有海工混凝土在高温高氯环境下存在耐久性差、抗腐蚀性差等问题，需要一种新的适用于高温、高氯环境下的大体积海工混凝土。

为此，本发明所要解决的问题是提供一种耐高温型抗蚀防裂减水剂，以及基于该耐高温型抗蚀防裂减水剂构成的高耐久耐氯海工混凝土。

为了解决上述问题，本发明提供的耐高温型抗蚀防裂减水剂，包括如下重量份数的各组分：

减水剂 15-50份；

密实剂 5-25份；

抗蚀剂 2-15份；

憎水剂 0-0.5份；

引气剂 0.01-0.8份；

防腐剂 0.01-1.0份；

水 20-60份；

所述减水剂分子结构中的吸附官能团可与水泥颗粒表面的静电作用和配位作用而产生吸附。

进一步的，所述密实剂用于对孔隙的填充和孔径的细化，以阻断混凝土内部孔隙的连通。

进一步的，所述抗蚀剂用于优化水泥水化产物和协同激发混凝土中活性材料与氢氧化钙进行二次水化作用。

进一步的，所述憎水剂增加水滴在混凝土表面的静态接触角，降低水滴在混凝土表面的滚动接触角。

进一步的，所述引气剂可在混凝土搅拌过程中产生大量的微小气泡，通过气泡的滚珠、润滑作用改善混凝土的工作性，并且缓冲混凝土冻融循环过程中产生的膨胀应力。

进一步的，所述的防腐剂可对碳氢化合物的氧化起催化作用，以阻止在高温环境中聚羧酸减水剂支链上羟基的进一步氧化而生成酮或羟酸。

为了解决上述问题，本发明提供的高耐久耐氯海工混凝土，包括以下重量份数的组分：

进一步的，所述巴基斯坦CME I 42.5N水泥的碱含量不大于0.6％，且硅酸盐与巴基斯坦CME I 42.5N水泥中的C₃A含量不超过8％。

进一步的，所述掺合料由印度I级粉煤灰和S105级矿粉组成，印度I级粉煤灰和S105级矿粉之间的比例在1.5:1～3:1。

进一步的，所述中粗砂和二级配碎石为火山岩破碎而成且为饱和风干状态。

本发明采用耐高温型抗蚀防裂减水剂与巴基斯坦CEM I 42.5N水泥、掺合料(印度I级粉煤灰和印度S105级矿粉)、中粗砂和二级配碎石配合构成高耐久耐氯海工混凝土，该海工混凝土具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

据此高耐久耐氯海工混凝土能够大大加强海工混凝土构筑物的耐久性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

本方案通过采用耐高温型抗蚀防裂减水剂与巴基斯坦CEM I 42.5N水泥、掺合料(印度I级粉煤灰和印度S105级矿粉)、中粗砂和二级配碎石配合构成高耐久耐氯海工混凝土。

据此，本方案提供的高耐久耐氯海工混凝土由以下重量份的组分混合而成：

对于其中的耐高温型抗蚀防裂减水剂，本方案主要采用如下重量份数组分来构成：

据此构成的耐高温型抗蚀防裂减水剂来形成的高耐久耐氯海工混凝土，能够大大提高海工混凝土具有优越的耐久性和抗腐蚀性。

在此基础上，本方案提供具有协同作用的具体配方：

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的减水剂用于实现减水功能，本减水剂通过其分子结构中的吸附官能团与水泥颗粒表面的静电作用和配位作用而产生吸附。吸附导致水泥颗粒表面性质和电化学性质发生改变，颗粒间的取向性排布由于静电作用而发生破坏，这降低了水泥颗粒间的吸引作用，也破坏水泥浆体中的絮凝结构，将水泥中的结合水变成具有分散作用的自由水，从而使水泥浆体的流动性变得更好。

在具体实现时，本减水剂可采用聚醚类，如选自丙烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、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。具体重量份数可以为15、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的密实剂用于对孔隙的填充和孔径的细化，以阻断混凝土内部孔隙的连通，提高对氯离子和二氧化碳气体侵入的抗性，减小孔隙水结冰的冻胀作用，使混凝土耐久性得到较大的改善。

在具体实现时，本密实剂可采用氯化铁、氧化亚铁、硫酸亚铁、硫磺溶出物、超细纳米级二氧化硅、纳米级碳酸钙、硅酸铝、硫酸铝、硫酸锆、二氧化锆、二氯氧化锆、氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、氯化铈(稀土化合物)等中的一种或多种。具体重量份数可以为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的抗蚀剂用于优化水泥水化产物和协同激发混凝土中活性材料与氢氧化钙进行二次水化等作用，以达到提高混凝土中凝胶量，降低孔隙率，改善水泥石及骨料界面结构，增强凝胶的粘接力等效果，从而使混凝土的结构密实，提高混凝土的抗裂及耐久性能。

在具体实现时，本抗蚀剂可采用多元醇和酯类，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。具体重量份数可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的憎水剂用于增加水滴在混凝土表面的静态接触角，降低水滴在混凝土表面的滚动接触角，使外界水和带有有害离子的水不能进入结构工程孔隙。

在具体实现时，其重量份数可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的引气剂用于在混凝土搅拌过程中产生大量的微小气泡，气泡的滚珠、润滑作用显著改善混凝土的工作性，还能缓冲混凝土冻融循环过程中产生的膨胀应力，提高混凝土的抗冻性。同时微小气泡可以切断混凝土中的毛细孔通道，改善混凝土的抗渗性能。

在具体实现时，其重量份数可以为0.01、0.02、0.04、0.06、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.25、0.28、0.29、0.3、0.32、0.34、0.38、0.4、0.45、0.48、0.5、0.53、0.57、0.59、0.6、06.1、0.63、0.65、0.67、0.69、0.7、0.71、0.72、0.75、0.76、0.79、0.8份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的防腐剂为耐高温型抗蚀防裂减水剂中自防腐和耐高温组份，对温度和酸碱度变化，有良好的耐受性，具有防腐抑菌作用，同时能对碳氢化合物的氧化起催化作用，从而阻止在高温环境中聚羧酸减水剂支链上羟基的进一步氧化而生成酮或羟酸。阻止耐高温型抗蚀防裂减水剂的发霉和变质等情况的发生。

在具体实现时，本防腐剂可采用硼酸钠、异噻唑啉酮和山梨酸钾等中的一种或多种。其具体的重量份数可以为0.01、0.02、0.04、0.06、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.25、0.28、0.29、0.3、0.32、0.34、0.38、0.4、0.45、0.48、0.5、0.53、0.57、0.59、0.6、06.1、0.63、0.65、0.67、0.69、0.7、0.71、0.72、0.75、0.76、0.79、0.8、0.83、0.86、0.89、0.9、0.92、0.94、0.98、1.0份等。

本耐高温型抗蚀防裂减水剂中的水作为生产基料聚合溶剂和复合液体产品的溶剂必备原料，在耐高温型抗蚀防裂减水剂中起溶解和稀释作用。

在具体实现时，其重量份数可以为20、22、24、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、46、48、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60份等。

在此基础上，本海工混凝土中的巴基斯坦CME I 42.5N水泥优选碱含量不大于0.6％的巴基斯坦CME I 42.5N水泥。，本方案中硅酸盐与巴基斯坦CME I42.5N水泥中的C3A含量一般应不超过8％，大体积混凝土宜采用C2s含量相对较高的水泥，由此来控制水化热和改善混凝土的体积稳定性和抗裂性能。在具体实现时，其重量份数可以为80、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、95、96、97、98、99、102、105、107、109、110、112、115、116、118、120份等。

本海工混凝土中的掺合料由印度I级粉煤灰和S105级矿粉组成，两者之间的配比优选1.5:1～3:1。其中印度I级粉煤灰细度不大于13％,需水量比不大于97％,烧矢量不大于3.0％，28d活性指数不小于75％。S105级矿粉比表面积不小于500㎡/kg,胶砂流动度比不小于95％,烧矢量不大于3.0％，28d活性指数不小于105％。在具体实现时，其重量份数可以为15、16、17、18、19、36、37、39、40、42、44、46、47、49、50、51、52、53、54、55份等。

本海工混凝土中的中粗砂和二级配碎石优选火山岩破碎而成且为饱和风干状态,并满足级配要求。

在具体实现时，中粗砂的重量份数可以为220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、235、238、240、241、246、248、249、310、312316、318、320份等。

在具体实现时，二级配碎石的重量份数可以为35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75份等。

据此形成的本海工混凝土在和易性、强度、耐久性及抗氯离子渗透性、氯离子的扩散系数、体积稳定性上都均得到了加强。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1

本实施例提供了一种高耐久耐氯海工混凝土，该海工混凝土的原料配比如下：

巴基斯坦CEM I 42.5N水泥120份，掺合料45份，耐高温型抗蚀防裂减水剂2份，中粗砂290份，二级配碎石310份，水70份。

其中，掺合料包括以下成分：30份的印度粉煤灰、15份的印度S105级矿粉。

同时，耐高温型抗蚀防裂减水剂，包括以下成分：

45份的减水剂、22份的密实剂、12份的抗蚀剂、0.45份的憎水剂、0.6份的引气剂、0.5份的防腐剂和60份的水。

如此组成的耐高温型抗蚀防裂减水剂的制备方法如下：

在反应釜中加入载体水，升温至60℃，开动搅拌器，加入减缩增塑剂，溶解完之后加入酸和抗蚀剂，加入微膨胀剂后再加入催化剂，55℃下保温4-5小时，随后降温至25-28℃，再顺序加入密实剂、憎水剂、防腐剂、引气剂，搅拌后即得耐高温型抗蚀防裂减水剂。

如此制得的耐高温型抗蚀防裂减水剂通过实验，具有优越的抗蚀防裂性能。据此构成的高耐久耐氯海工混凝土将大大提高海工混凝土的耐久耐氯性能。

由上述原料制备的海工混凝土与现有常规混凝土相比具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

实施例2

本实施例中，高耐久耐氯海工混凝土的原料配比如下：

巴基斯坦CME I 42.5N水泥110份，掺合料16份，耐高温型抗蚀防裂减水剂1.8份，中粗砂220份，二级配碎石320份，水70份。

由上述原料制备的高耐久耐氯海工混凝土与现有常规混凝土相比具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

实施例3

本实施例中，高耐久耐氯海工混凝土的原料配比如下：

巴基斯坦CME I 42.5N水泥90份，掺合料55份，耐高温型抗蚀防裂减水剂2份，中粗砂300份，二级配碎石210份，水40份。

由上述原料制备的高耐久耐氯海工混凝土与现有常规混凝土相比具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

实施例4

本实施例中，高耐久耐氯海工混凝土的原料配比如下：

巴基斯坦CME I 42.5N水泥80份，掺合料55份，耐高温型抗蚀防裂减水剂2.5份，中粗砂220份，二级配碎石320份，水75份。

由上述原料制备的高耐久耐氯海工混凝土与现有常规混凝土相比具有优越的耐久性和抗腐蚀性，能够很好的适用于高温高氯、环境。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：

所述减水剂分子结构中的吸附官能团可与水泥颗粒表面的静电作用和配位作用而产生吸附。

2.根据权利要求1所述的耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，所述密实剂用于对孔隙的填充和孔径的细化，以阻断混凝土内部孔隙的连通。

3.根据权利要求1所述的耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，所述抗蚀剂用于优化水泥水化产物和协同激发混凝土中活性材料与氢氧化钙进行二次水化作用。

4.根据权利要求1所述的耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，所述憎水剂增加水滴在混凝土表面的静态接触角，降低水滴在混凝土表面的滚动接触角。

5.根据权利要求1所述的耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，所述引气剂可在混凝土搅拌过程中产生大量的微小气泡，通过气泡的滚珠、润滑作用改善混凝土的工作性，并且缓冲混凝土冻融循环过程中产生的膨胀应力。

6.根据权利要求1所述的耐高温型抗蚀防裂减水剂，其特征在于，所述的防腐剂可对碳氢化合物的氧化起催化作用，以阻止在高温环境中聚羧酸减水剂支链上羟基的进一步氧化而生成酮或羟酸。

7.高耐久耐氯海工混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

8.根据权利要求1所述的高耐久耐氯海工混凝土，其特征在于，所述巴基斯坦CME I42.5N水泥的碱含量不大于0.6％，且硅酸盐与巴基斯坦CME I42.5N水泥中的C₃A含量不超过8％。

9.根据权利要求1所述的高耐久耐氯海工混凝土，其特征在于，所述掺合料由印度I级粉煤灰和S105级矿粉组成，印度I级粉煤灰和S105级矿粉之间的比例在1.5:1～3:1。

10.根据权利要求1所述的高耐久耐氯海工混凝土，其特征在于，所述中粗砂和二级配碎石为火山岩破碎而成且为饱和风干状态。