CN116655282B - 一种海洋工程耐氯离子剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种海洋工程耐氯离子剂及其制备方法。本发明所述海洋工程耐氯离子剂，以重量份计，含有萘系减水剂5‑20份、增强剂0.5‑5份、阻锈剂0.5‑2份、改性聚丙烯纤维15‑30份、引气剂0.1‑1份、膨润土5‑15份、二氧化硅3‑10份、滑石粉0.5‑5份；所述的改性聚丙烯纤维的制备方法为：将聚乙烯醇、聚丙烯酸酯加入到熔融状态下聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。使用该海洋工程耐氯离子剂可有效阻止氯离子等有害物质的侵入，提高海洋混凝土的抗渗透性、抗侵蚀性能，延长海洋混凝土使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂领域，涉及一种海洋工程耐氯离子剂及其制备方法。
背景技术
混凝土构造是主要用途非常普遍的耐用性原材料，是房屋建筑关键构成部分。混凝土构造在工业生产工业建筑行业激发着至关重要的功效，尤其在海港港口、海底隧道、高架路及公路桥梁、沿海铁路桥桩、隧道施工、飞机跑道、热电厂核电厂、摩天大厦等关键工程项目中有着不可或缺的影响力。
混凝土的裂纹、腐蚀和钢筋锈蚀影响构筑物的耐久性和安全性已成为世界性的一大灾害，世界范围的大量研究与实践表明，在影响混凝土耐久性的诸多因素中，冻融循环、硫酸盐侵蚀、碱料反应、氯离子渗透、碳化与钢锈蚀等被认为是导致水泥混凝土劣化破坏的几种主要的因素，也是近年来国际水泥混凝土材料科学活跃的研究领域。处在恶劣海洋与化冰盐环境中，氯离子在不密实的混凝土中渗透引起钢筋锈蚀大幅度降低了混凝土结构使用寿命。在化工、冶金、医药等行业，由于设备、建筑物、构筑物接触各种强腐蚀介质，其腐蚀的危害越来越大。许多新建工程如跨海大桥、核电工程等将耐久性目标定在75～120年。这对钢筋混凝土提出了更高的耐久性要求。几乎所有的钢筋混凝土都会受到锈蚀作用的影响，其中较为特殊的是海港码头、桥梁面板、地下室、隧道、建筑物的地基、停车场、混凝土杆、管道、水池等。提高混凝土的密实性和抗渗性，降低收缩开裂，是提高混凝土结构耐久性的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种海洋工程耐氯离子剂，在混凝土生产中加入该耐氯离子剂后，可提高混凝土的抗渗性能，减少氯离子等的侵蚀，提高混凝土的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种海洋工程耐氯离子剂，以重量份计，含有以下组分：
萘系减水剂5-20份
增强剂0.5-5份
阻锈剂0.5-2份
改性聚丙烯纤维15-30份
引气剂0.1-1份
膨润土5-15份
二氧化硅3-10份
滑石粉0.5-5份；
进一步地，上述海洋工程耐氯离子剂，以重量份计，含有以下组分：
萘系减水剂8-12份
增强剂1-3份
阻锈剂0.8-1.5份
改性聚丙烯纤维20-25份
引气剂0.3-0.7份
膨润土8-12份
二氧化硅5-8份
滑石粉1-3份；
具体的，上述组分中，
增强剂含有三聚氰胺0.1-1份、海藻酸钠0.1-0.5份、硅酸钠0.1-2份、异丙醇胺0.1-1份、氧化镁0.1-0.5份；进一步的，增强剂含有三聚氰胺0.2-0.6份、海藻酸钠0.2-0.3份、硅酸钠0.2-1份、异丙醇胺0.3-0.8份、氧化镁0.1-0.3份。
阻锈剂含有苯甲酸三乙醇胺0.1-0.5份、六偏磷酸钠0.2-0.8份、十二烷基磺酸钠0.1-0.6份、硅灰0.1-0.3份；进一步，阻锈剂含有苯甲酸三乙醇胺0.2-0.4份、六偏磷酸钠0.4-0.6份、十二烷基磺酸钠0.1-0.3份、硅灰0.1-0.2份。
引气剂含有聚乙二醇0.03-0.3份、松香粉0.02-0.1份、甘草酸0.06-0.2份、脂肪醇硫酸钠0.04-0.4份；进一步的，引气剂含有聚乙二醇0.08-0.2份、松香粉0.05-0.1份、甘草酸0.1-0.2份、脂肪醇硫酸钠0.07-0.2份。
所述的改性聚丙烯纤维的制备方法如下：将聚乙烯醇、聚丙烯酸酯加入到熔融状态下聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
具体的，所述的聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯的质量比为100:3-10:0.5-5；进一步地，所述的聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯的质量比为100:4-7:1-3。
本发明目的之二在于提供上述耐氯离子剂的制备方法，含有以下步骤：
步骤A，将聚乙烯醇、聚丙烯酸酯加入到熔融状态下聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维；
步骤B，将膨润土、二氧化硅、滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；
步骤C，将萘系减水剂、增强剂、阻锈剂、引气剂、步骤A所得改性聚丙烯纤维、步骤B所得混合物混合均匀，即得海洋工程耐氯离子剂。
本发明之三在于提供一种含有上述耐氯离子剂的混凝土，本发明所提供的耐氯离子剂在混凝土生产中的使用量为混凝土中水泥质量的1-5%；进一步地，所述耐氯离子剂的使用量为混凝土中水泥质量的2-3%。
本发明具有以下有益效果：
本发明中的海洋工程耐氯离子剂中多种材料相配合，各组分之间协同作用，相互配合，渗入混凝土内部深层，对表面及深层孔隙进行封堵，使混凝土在初期产生膨胀，有效阻止氯离子等有害物质的侵入，提高了海洋混凝土的抗渗透性、抗侵蚀性能，从而实现了延长海洋混凝土使用寿命。
具体实施例
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请权利要求所保护的范围。
实施例1 改性聚丙烯纤维制备
将5份聚乙烯醇、2份聚丙烯酸酯加入到熔融状态下100份聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
实施例2 改性聚丙烯纤维制备
将7份聚乙烯醇、1份聚丙烯酸酯加入到熔融状态下100份聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
实施例3 改性聚丙烯纤维制备
将4份聚乙烯醇、3份聚丙烯酸酯加入到熔融状态下100份聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
实施例4 改性聚丙烯纤维制备
将10份聚乙烯醇、0.5份聚丙烯酸酯加入到熔融状态下100份聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
实施例5 改性聚丙烯纤维制备
将3份聚乙烯醇、5份聚丙烯酸酯加入到熔融状态下100份聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维。
实施例6 耐氯离子剂制备
取10份膨润土、6份二氧化硅、2份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、10份萘系减水剂、0.4份三聚氰胺、0.2份海藻酸钠、0.8份硅酸钠、0.4份异丙醇胺、0.2份氧化镁、0.3份苯甲酸三乙醇胺、0.5份六偏磷酸钠、0.2份十二烷基磺酸钠、0.2份硅灰、22份实施例1所得改性聚丙烯纤维、0.12份聚乙二醇、0.08份松香粉、0.14份甘草酸、0.16份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
实施例7 耐氯离子剂制备
取12份膨润土、5份二氧化硅、3份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、10份萘系减水剂、0.2份三聚氰胺、0.2份海藻酸钠、0.2份硅酸钠、0.3份异丙醇胺、0.1份氧化镁、0.3份苯甲酸三乙醇胺、0.5份六偏磷酸钠、0.2份十二烷基磺酸钠、0.2份硅灰、20份实施例1所得改性聚丙烯纤维、0.12份聚乙二醇、0.08份松香粉、0.14份甘草酸、0.16份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
实施例8 耐氯离子剂制备
取10份膨润土、6份二氧化硅、2份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、8份萘系减水剂、0.4份三聚氰胺、0.2份海藻酸钠、0.8份硅酸钠、0.4份异丙醇胺、0.2份氧化镁、0.4份苯甲酸三乙醇胺、0.6份六偏磷酸钠、0.3份十二烷基磺酸钠、0.2份硅灰、22份实施例1所得改性聚丙烯纤维、0.08份聚乙二醇、0.05份松香粉、0.1份甘草酸、0.07份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
实施例9 耐氯离子剂制备
取15份膨润土、3份二氧化硅、0.5份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、5份萘系减水剂、1份三聚氰胺、0.5份海藻酸钠、2份硅酸钠、1份异丙醇胺、0.5份氧化镁、0.1份苯甲酸三乙醇胺、0.2份六偏磷酸钠、0.1份十二烷基磺酸钠、0.1份硅灰、15份实施例2所得改性聚丙烯纤维、0.3份聚乙二醇、0.1份松香粉、0.2份甘草酸、0.4份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
实施例10 耐氯离子剂制备
取8份膨润土、8份二氧化硅、1份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、12份萘系减水剂、0.6份三聚氰胺、0.3份海藻酸钠、1份硅酸钠、0.8份异丙醇胺、0.3份氧化镁、0.2份苯甲酸三乙醇胺、0.4份六偏磷酸钠、0.1份十二烷基磺酸钠、0.1份硅灰、25份实施例1所得改性聚丙烯纤维、0.03份聚乙二醇、0.02份松香粉、0.06份甘草酸、0.04份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
实施例11 耐氯离子剂制备
取5份膨润土、10份二氧化硅、5份滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；将所得混合物、20份萘系减水剂、0.1份三聚氰胺、0.1份海藻酸钠、0.1份硅酸钠、0.1份异丙醇胺、0.1份氧化镁、0.5份苯甲酸三乙醇胺、0.8份六偏磷酸钠、0.6份十二烷基磺酸钠、0.3份硅灰、30份实施例3所得改性聚丙烯纤维、0.2份聚乙二醇、0.1份松香粉、0.2份甘草酸、0.2份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
对比实施例1 耐氯离子剂制备
取10份萘系减水剂、0.4份三聚氰胺、0.2份海藻酸钠、0.8份硅酸钠、0.4份异丙醇胺、0.2份氧化镁、0.3份苯甲酸三乙醇胺、0.5份六偏磷酸钠、0.2份十二烷基磺酸钠、0.2份硅灰、22份聚丙烯纤维、0.12份聚乙二醇、0.08份松香粉、0.14份甘草酸、0.16份脂肪醇硫酸钠、10份膨润土、6份二氧化硅、2份滑石粉混合均匀，即得耐氯离子剂。
对比实施例2 耐氯离子剂制备
取10份萘系减水剂、0.4份三聚氰胺、0.2份海藻酸钠、0.8份硅酸钠、0.4份异丙醇胺、0.2份氧化镁、0.3份苯甲酸三乙醇胺、0.5份六偏磷酸钠、0.2份十二烷基磺酸钠、0.2份硅灰、22份实施例1所得改性聚丙烯纤维、0.12份聚乙二醇、0.08份松香粉、0.14份甘草酸、0.16份脂肪醇硫酸钠混合均匀，即得耐氯离子剂。
取添加了实施例6-9所得耐氯离子剂、对比实施例1-2所得耐氯离子剂制备的混凝土，进行相关性能测试。
1.模拟海水干湿循环试验
将标准养护28天的混凝土试块置于常温下含质量分数5%硫酸钠、5%氯化钠、5%硫酸镁的混合溶液中浸泡16h，取出自然干燥1h，放置于80℃烘箱中烘干6h，取出冷却1h，为一个循环，后再放回至溶液中。每30个循环测试一次抗压强度。
2. 模拟海水浸泡试验
将标准养护28天的混凝土试块置于常温下含质量5%硫酸钠、5%氯化钠、5%硫酸镁的混合溶液中，分别测试其28天以及在海水中浸泡60天、90天、120天的抗压强度。
3.电通量、碳化深度等测试
按照《ASTM1202混凝土抗Cl-渗透性电测法》测定电通量，按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中加速碳化试验测定混凝土碳化深度。
结果分析：添加耐氯离子剂所制备的混凝土，其抗压强度明显高于未添加耐氯离子剂的混凝土，其电通量、氯离子扩散系数、碳化深度均明显低于未添加耐氯离子剂的混凝土，添加耐氯离子剂的混凝土，其整体性能得到明显改善；添加实施例6-9所得耐氯离子剂的混凝土，其抗压强度明显高于添加对比实施例1-2耐氯离子剂的混凝土，电通量、氯离子扩散系数、碳化深度也明显较低，本发明的耐氯离子剂对混凝土性能改善较明显，结果如下表1、2所示。
表1 抗压强度测试结果
表2 电通量、氯离子扩散系数、碳化深度测试结果
Claims (9)
1.一种海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，以重量份计，含有以下组分：
萘系减水剂5-20份
增强剂0.5-5份
阻锈剂0.5-2份
改性聚丙烯纤维15-30份
引气剂0.1-1份
膨润土5-15份
二氧化硅3-10份
滑石粉0.5-5份；
所述的改性聚丙烯纤维的制备方法为：将聚乙烯醇、聚丙烯酸酯加入到熔融状态下聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维；所述的聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯的质量比为100:3-10:0.5-5；
所述的增强剂含有三聚氰胺0.1-1份、海藻酸钠0.1-0.5份、硅酸钠0.1-2份、异丙醇胺0.1-1份、氧化镁0.1-0.5份。
2.如权利要求1所述的海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，以重量份计，含有以下组分：
萘系减水剂8-12份
增强剂1-3份
阻锈剂0.8-1.5份
改性聚丙烯纤维20-25份
引气剂0.3-0.7份
膨润土8-12份
二氧化硅5-8份
滑石粉1-3份；
所述的增强剂含有三聚氰胺0.2-0.6份、海藻酸钠0.2-0.3份、硅酸钠0.2-1份、异丙醇胺0.3-0.8份、氧化镁0.1-0.3份。
3.如权利要求1或2所述的海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，所述的改性聚丙烯纤维制备方法中聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯的质量比为100:4-7:1-3。
4.如权利要求1或2所述的海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，所述的阻锈剂含有苯甲酸三乙醇胺0.1-0.5份、六偏磷酸钠0.2-0.8份、十二烷基磺酸钠0.1-0.6份、硅灰0.1-0.3份；所述的引气剂含有聚乙二醇0.03-0.3份、松香粉0.02-0.1份、甘草酸0.06-0.2份、脂肪醇硫酸钠0.04-0.4份。
5.如权利要求4所述的海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，所述的阻锈剂含有苯甲酸三乙醇胺0.2-0.4份、六偏磷酸钠0.4-0.6份、十二烷基磺酸钠0.1-0.3份、硅灰0.1-0.2份。
6.如权利要求4所述的海洋工程耐氯离子剂，其特征在于，所述的引气剂含有聚乙二醇0.08-0.2份、松香粉0.05-0.1份、甘草酸0.1-0.2份、脂肪醇硫酸钠0.07-0.2份。
7.一种如权利要求1-6任一所述的海洋工程耐氯离子剂的制备方法，含有以下步骤：
步骤A，将聚乙烯醇、聚丙烯酸酯加入到熔融状态下聚丙烯中，混合后挤出造粒，得到母粒；将母粒进行纺丝，得改性聚丙烯纤维；
步骤B，将膨润土、二氧化硅、滑石粉，研磨方式混合均匀，得混合物备用；
步骤C，将萘系减水剂、增强剂、阻锈剂、引气剂、步骤A所得改性聚丙烯纤维、步骤B所得混合物混合均匀，即得海洋工程耐氯离子剂。
8.一种含有耐氯离子剂的混凝土，其特征在于，所述的耐氯离子剂为权利要求1-6任一所述的海洋工程耐氯离子剂，所述海洋工程耐氯离子剂的使用量为混凝土中水泥质量的1-5%。
9.如权利要求8所述的混凝土，其特征在于，所述的海洋工程耐氯离子剂的使用量为混凝土中水泥质量的2-3%。
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