CN111333366B - 一种抗海水增强混凝土外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗海水增强混凝土外加剂及其制备方法，其特征是包括以下原料β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70‑80质量份、壳聚糖5‑10质量份、硅酸钙4‑7质量份、硅烷偶联剂2‑8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1‑2质量份、乳酸铬1‑2质量份、碳化微纤化纤维3‑5质量份、松香热聚物1‑3质量份、氧化锆纤维1‑3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。本发明的抗海水增强混凝土外加剂进一步提高混凝土在高盐渍环境下的抗折强度和抗压强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种抗海水增强混凝土外加剂及其制备方法。
背景技术
中国海岸线总长度为3.2万千米，其中大陆海岸线1.8万千米，岛屿海 岸线1.4万千米，港湾众多，沿海城市星罗棋布，大量的货物贸易，均通过 海上运出，港口的吞吐量，逐年提高，与此同步的是海堤、海港的建设也 迅速增加，但就目前我国生产的用于道路、建筑使用的水泥来说，直接用 于海水浸渍的地方，由于其不抗海水、氯离子的侵蚀，砼的强度和使用寿 命就会大大减少。
混凝土是现代应用最广泛的建筑材料，其具有原料丰富、价格低廉、工艺简单、强度高、耐久性好等优点。预拌混凝土是混凝土的一种，是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例在搅拌站经计量、拌制后出售的、并采用运输车在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。因为现场施工对环境影响较大，所以预拌混凝土受到越来越多的关注。但是混凝土物料混合后随着时间的推移会发生化学反应，对混凝土流动性、坍塌度损失、和易性等都会产生不良的影响，因此预拌混凝土需要在规定的时间内运送到所需工地中，同时也对混凝土的性能提出了更高的要求。
为了保证混凝土的性能，可以加入各种不同性能的外加剂调整、改善混凝土的性能。目前已有的抗海水增强混凝土外加剂可以起到减少拌合用水、增加工作性、控制凝结时间、早强、增强、耐久、染色、引气等作用，但外加剂一般都性能单一，不能满足多种需求，并且也没有能够有效降低高含泥量砂对混凝土性能影响的外加剂。通过外加剂的使用以及混凝土配方的优化，可以使预拌混凝土应用前景更为广阔。
混凝土已广泛应用于盐湖地区和盐渍土地区铁路和公路的桥梁、隧洞、生产厂房及办公楼等的工程结构之中。而盐湖地区各种盐类对混凝土的腐蚀之严重，已引起 了工程界的极大关注。如何采用抗腐蚀外加剂、矿物掺和料配制具备高抗腐蚀性能的混凝土，对工程结构的高耐久性、安全性和延长使用寿命具有重要意义。目前国内混凝土外加剂的种类和品种很多，但专门针对盐湖地区和盐渍土地区混凝土结构工程的防腐蚀外加剂产品，还未见记载。
发明内容
本发明提供一种抗海水增强混凝土外加剂及其制备方法，通过优化配方和成分，进一步提高混凝土的在高盐渍环境下的抗折强度和抗压强度的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
进一步地，所述壳聚糖、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维的重量比为4:2:1:1。
进一步地，所述的氧化锆纤维的平均直径为5-15um。
进一步地，碳化微纤化纤维的平均直径为5-20nm。
一种上述的抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
本发明具有以下有益效果：
1）碳化微纤化纤维的单纤维尺度为4nm左右，纤维素的尺度为20-60nm，经过碳化后，具有极强的耐腐蚀性和分散性，不易凝聚，可以作为成核剂，可以提高混凝土结晶性能，同时具有耐磨效果，与氧化锆纤维配合使用，从而实现不同尺度的纤维分散填充效应，从而增强混凝土的力学性能，同时碳化微纤化纤维具有较强的吸水性，可以作为聚羧酸减少剂的一种补充，从而增强外加剂的减水性；
2）氧化锆纤维含有丰富的金属氧化物，可以降低混凝土的酸性，保证混凝土的钢筋不易被腐蚀，并且其本身具有高强度，和极高的热力学稳定性和耐腐蚀效果，从而提高混凝土的抗折强度和抗压强度；
3）松香热聚物为引气剂，引气剂加入到混凝土中会引导混凝土中的气泡合理均匀分布，且会提高混凝土的含气量。对于预拌混凝土，其可以有效改善混凝土的和易性，在用水量不变的情况下，加入引气剂可以增大混凝土的坍落度，对于凝结速度无明显影响，与多尺度纤维配合使用，进一步增强混凝土的抗坍塌性；
4）壳聚糖作为络合剂和交联剂，乳酸铬作为有机盐增强剂，进一步在混凝土成型过程中增加网络结构的产生，作为成核核心，并且容易在表面形成凝胶，增强抗腐蚀性。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物75质量份、壳聚糖8质量份、硅酸钙5质量份、硅烷偶联剂5质量份、聚乙烯吡咯烷酮1.5质量份、乳酸铬1.5质量份、碳化微纤化纤维4质量份、松香热聚物2质量份、氧化锆纤维2质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
所述壳聚糖、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维的重量比为4:2:1:1。
所述的氧化锆纤维的平均直径为5-15um。
碳化微纤化纤维的平均直径为5-20nm。
抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物、壳聚糖、硅酸钙、硅烷偶联剂份、聚乙烯吡咯烷酮、乳酸铬、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
实施例2
一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70质量份、壳聚糖5质量份、硅酸钙7质量份、硅烷偶联剂2质量份、聚乙烯吡咯烷酮2质量份、乳酸铬1质量份、碳化微纤化纤维5质量份、松香热聚物1质量份、氧化锆纤维3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
所述的氧化锆纤维的平均直径为5-15um。
碳化微纤化纤维的平均直径为5-20nm。
抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物、壳聚糖、硅酸钙、硅烷偶联剂、聚乙烯吡咯烷酮、乳酸铬、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
实施例3
一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物80质量份、壳聚糖5质量份、硅酸钙7质量份、硅烷偶联剂2质量份、聚乙烯吡咯烷酮2质量份、乳酸铬1质量份、碳化微纤化纤维5质量份、松香热聚物1质量份、氧化锆纤维3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
所述的氧化锆纤维的平均直径为5-15um。
碳化微纤化纤维的平均直径为5-20nm。
抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物、壳聚糖、硅酸钙、硅烷偶联剂、聚乙烯吡咯烷酮、乳酸铬、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少碳化微纤化纤维。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少松香热聚物。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少氧化锆纤维。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少壳聚糖。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备抗海水增强混凝土外加剂的原料中缺少乳酸铬。
按照160质量份的水，300质量份的425#水泥，80质量份的粉煤灰，700质量份的砂，1030质量份的碎石，50质量份的实施例与对比例的外加剂的质量配合比制备预拌混凝土，进行抗折强度，抗压强度的测试。
混凝土抗侵蚀系数K是指混凝土试件长期浸泡在一定浓度的硫酸盐溶液中所受的侵蚀程度，具体内容参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009中抗硫酸盐侵蚀试验方法执行。
由上表可知：本发明中添加一定含量的壳聚糖、碳化微纤化纤维、松香热聚物、乳酸铬、氧化锆纤维在制备抗海水增强混凝土外加剂中起到了协同作用，协同提高了外加剂对混凝土的抗折强度和抗压强度，混凝土抗侵蚀系数K。壳聚糖、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维的重量比为4:2:1:1时，即本发明的实施例1，能最优实现本发明的技术效果。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种抗海水增强混凝土外加剂，按质量份计包括以下原料：β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份；所述碳化微纤化纤维为微纤化植物纤维进行高温无氧碳化的产物。
2.根据权利要求1所述的抗海水增强混凝土外加剂，其特征在于，所述壳聚糖、碳化微纤化纤维、松香热聚物、氧化锆纤维的重量比为4:2:1:1。
3.根据权利要求1所述的抗海水增强混凝土外加剂，其特征在于，所述的氧化锆纤维的平均直径为5-15um。
4.根据权利要求1所述的抗海水增强混凝土外加剂，其特征在于，碳化微纤化纤维的平均直径为5-20nm。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的抗海水增强混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以漂白阔叶木化学浆为原料，送磨浆机打浆研磨，利用盘磨处理浆料悬浮液，润胀预处理阶段采用0.8-1.0mm较大的盘磨间隙处理工艺，确保润胀剂与纤维充分混合，5-8min内完成润胀；之后逐步调整盘磨间隙至0.1-0.05mm，反复进行打浆处理，总计处理时间为15-30min，完成微纤丝分离，上述微纤丝悬浮液送高压均质机，在40-60MPa条件下循环10-15次，经冷冻干燥后，在Ar气条件下80，120，250℃梯度升温碳化，获得碳化微纤化纤维素；
（2）将β基萘磺酸钠甲醛缩聚物70-80质量份、壳聚糖5-10质量份、硅酸钙4-7质量份、硅烷偶联剂2-8质量份、聚乙烯吡咯烷酮1-2质量份、乳酸铬1-2质量份、碳化微纤化纤维3-5质量份、松香热聚物1-3质量份、氧化锆纤维1-3质量份混合均与，输入研磨机，磨成比表面积600m2/kg以上即可。
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