CN108545991B - 一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液及其制备方法。混凝土添加剂长链脂肪酸乳液的组成和配比分别为：脂肪酸10～15wt％，氨水5～15wt％，乳化剂0.5～2wt％，消泡剂0.1～0.3％，余量为水。本发明使用桐酸甲酯‑马来酸酐加成物作乳化剂。本发明的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液低温可长期贮存，能显著降低混凝土吸水率、电通量，提高混凝土耐久性。

Description

一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程材料领域，具体是一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液的制备方法。
背景技术
从20世纪60年代开始，混凝土添加剂进入快速发展时期。按主要功能可将混凝土添加剂分为以下四类：
(1)改善混凝土拌合物和易性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等；
(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等；
(3)改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等；
(4)改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。
据报导水工建筑物使用10～30年有近60％出现钢筋锈蚀破坏，海港建筑物使用7～25年有近90％出现钢筋锈蚀破坏。海水渗透、氯离子侵蚀等均会严重破坏混凝土结构，腐蚀混凝土建筑物。我国每年因混凝土建筑物被腐蚀造成的损失约为5000亿人民币，严重影响到国家经济的发展。
脂肪酸乳液添加剂是一种混凝土疏水化合孔栓物，是有效的混凝土防水抗腐添加剂。防水抗腐机理如下：一方面孔栓物附着在混凝土毛细孔表面，改变混凝土毛细孔表面张力，孔栓物自身的疏水基团使得混凝土具备一定的疏水能力；另一方面，在有水压存在的条件下，混凝土毛细管中的孔栓物会聚集在一起，形成塞子堵塞混凝土毛细孔，防止外界水和杂质渗入混凝土结构。
脂肪酸有十六、十八长碳链，亲油性很强。在制备脂肪酸乳液添加剂时，需要强力剪切来打破脂肪酸长链之间的强相互作用，需要大量乳化剂维持体系处于稳定状态。使用离子型乳化剂，会增加混凝土的导电性能，加快混凝土腐蚀；使用非离子型乳化剂，会影响水泥的水化性能，并在一定程度上降低混凝土强度。同时，大量乳化剂在强剪切作用下产生大量不易消除的泡沫，致使整个乳液稳定性降低。综合分析，在制备脂肪酸乳液添加剂时，必须选择特殊的起泡性低的乳化剂来进行乳化，才能得到均一稳定、性能优异的长链脂肪酸乳液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液的制备方法，该方法制备的添加剂能够在低温环境下长期储存，添加到混凝土中可显著降低混凝土吸水率、电通量，提高混凝土耐久性，延长混凝土使用寿命。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其组成和配比分别为：脂肪酸10～15wt％，氨水5～10wt％，乳化剂0.5～2wt％，消泡剂0.1～0.2wt％，余量为水。
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物。
所述的氨水质量浓度为5～15％。
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5～1:1。
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40～56mgKOH/g的聚醚的复合物，摩尔比为0.5～1:1。
本发明提供的上述混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其制备方法包括以下步骤：
(1)在常温状态下，按质量配比依次称量脂肪酸和乳化剂加入到反应容器中，加热并搅拌，使脂肪酸和乳化剂融化；
(2)保持温度在80～90℃，机械搅拌状态下将计量好的水加入到反应容器中，恒温搅拌3h，得到半透明乳液；
(3)保持温度在80～90℃，机械搅拌状态下将氨水加入到反应容器中反应，加入消泡剂恒温搅拌3h，得到白色乳液；
(4)搅拌降温至室温得到混凝土添加剂长链脂肪酸乳液乳液。
上述方法制备的添加剂，其通常在混凝土中的添加量仅为0.1～0.5wt％，即可显著降低混凝土吸水率、电通量，提高混凝土耐久性。
本发明与现有技术相比具有以下主要的有益效果：
1.本发明制备混凝土添加剂长链脂肪酸乳液时不添加离子型乳化剂和非离子型乳化剂。不添加离子型乳化剂，制备的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液不会增加混凝土的导电性，减小混凝土锈蚀；不添加非离子型乳化剂，制备的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液不会对混凝土的强度和水化性能产生不利影响。
2.本发明使用桐酸甲酯-马来酸酐加成物作乳化剂，一方面桐酸甲酯-马来酸酐加成物与氨反应，生成的盐属于离子型化合物，会增加体系的电荷量，整个体系处于高电荷状态，电荷之间的排斥作用阻碍了乳液液滴之间的团聚，使得乳液处于稳定环境，乳液稳定性提高；另一方面桐酸甲酯-马来酸酐加成物起泡性低，强机械搅拌环境下产生的泡沫很少，乳液稳定性提高。所制备的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液低温可长期贮存，5℃环境下可保持稳定不分层52天。
3.所制备的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液很小的添加量，即可显著降低混凝土吸水率、电通量，提高混凝土耐久性。与不添加该长链脂肪酸乳液的混凝土相比，加入长链脂肪酸乳液0.2wt％的混凝土，吸水率从1.56％降低到0.87％，混凝土电通量从1121C降低到600C。
附图说明
图1为添加本发明实施例1-4添加剂与不添加添加剂(即空白)的混凝土28d吸水率对比图。
图2为添加本发明实施例1-4添加剂与不添加添加剂(即空白)的混凝土28d电通量对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不限定本发明。
实施例1
一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其组成和配比分别为：脂肪酸10wt％，氨水5wt％，乳化剂0.5wt％，消泡剂0.1wt％，余量为水。
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物。
所述的氨水质量浓度为10％。
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5～1:1。
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40～56mgKOH/g的聚醚的复合物，质量比为0.5～1:1。
实施例2
一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其组成和配比分别为：脂肪酸11wt％，氨水7wt％，乳化剂0.8wt％，消泡剂0.15wt％，其余为水。
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物。
所述的氨水质量浓度为10％。
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5～1:1。
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40～56mgKOH/g的聚醚的复合物，摩尔比为0.5～1:1。
实施例3
一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其组成和配比分别为：脂肪酸13wt％，氨水8wt％，乳化剂1wt％，消泡剂0.17wt％，其余为水。
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物。
所述的氨水质量浓度为10％。
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5～1:1。
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40～56mgKOH/g的聚醚的复合物，质量比为0.5～1:1。
实施例4
一种混混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其组成和配比分别为：脂肪酸15wt％，氨水10wt％，乳化剂2wt％，消泡剂0.2wt％，其余为水。
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物。
所述的氨水质量浓度为10％。
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5～1∶1。
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40～56mgKOH/g的聚醚的复合物，质量比为0.5～1∶1。
上述实施例制备的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液性质如下表1所示，将该添加剂加入到混凝土中测得混凝土的性能如下表2所示。
表1不同实施例制得添加剂的性质
Figure BDA0001652722100000051
表2有添加剂与无添加剂(空白)混凝土性能
Figure BDA0001652722100000052
注：混凝土试件均为150mm×150mm×150mm，其中添加剂0.2wt％。

Claims (4)

1.一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其特征在于该乳液的组成和配比分别为：脂肪酸10~15wt%，氨水5~10wt%，乳化剂0.5~2wt%，消泡剂0.1~0.2 wt%，余量为水；
所述的脂肪酸是以硬脂酸为主体的硬脂酸、十四碳酸和十六碳酸混合物；
所述的乳化剂为桐酸甲酯-马来酸酐加成物，摩尔比为0.5~1:1；
所述的消泡剂为500mPa·s的二甲基硅油与羟值为40~56 mgKOH/g的聚醚的复合物，摩尔比为0.5~1:1。
2.根据权利要求1所述的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液，其特征在于，所述的氨水质量浓度为5~15%。
3.一种混凝土添加剂长链脂肪酸乳液的制备方法，其特征是采用包括以下步骤的方法制备权利要求1或2所述的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液：
(1) 在常温状态下，按质量配比依次称量脂肪酸和乳化剂加入到反应容器中，加热并搅拌，使脂肪酸和乳化剂融化；
(2) 保持温度在80~90℃，机械搅拌状态下将计量好的水加入到反应容器中，恒温搅拌3h，得到半透明乳液；
(3) 保持温度在80~90℃，机械搅拌状态下将氨水加入到反应容器中反应，加入消泡剂恒温搅拌3h，得到白色乳液；
(4) 搅拌降温至室温得到混凝土添加剂长链脂肪酸乳液。
4. 根据权利要求3所述的混凝土添加剂长链脂肪酸乳液的制备方法，其特征是该添加剂通常在混凝土中的添加量仅为0.1~0.5 wt%，即可显著降低混凝土吸水率、电通量，提高混凝土耐久性。
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