一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂

摘要

本发明属于建筑材料领域，公开了一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂3％‑6％、增粘保水剂1％‑3％、抗裂物质5％‑8％、膨胀剂30％‑60％、络合剂1％‑2％、减水剂5％‑8％、缓凝剂0.01％‑1％、消泡剂0.01％‑0.02％、余量为细填料。本发明可使海工混凝土更加密实，减少混凝土空隙和裂纹的产生，加强海工混凝土的抗裂防渗性能，还可以有效利用工业废渣，有利于节约资源、保护环境。

权利要求

1.一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，其特征在于，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂3%-6%、增粘保水剂1%-3%、抗裂物质5%-8%、膨胀剂30%-60%、络合剂1%-2%、减水剂5%-

8%、缓凝剂0.01%-1%、消泡剂0.01%-0.02%、余量为细填料；

所述减缩剂为聚丙烯醇、新戊二醇和丙三醇中的一种；

所述聚丙烯醇的重均分子量在400-600之间；

所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和磺化聚丙烯酰胺按重量比1-3：1组成；

所述磺化聚丙烯酰胺分子量在200万-300万之间，磺化度在20%-28%之间；

所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比5-8：2-3：

1组成；

所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料20%-40%、硫铝酸钙50%-70%、氯化镧1%-3%、硫酸钠5%-10%；放入高速混合机内，升温至55-70℃，高速混合

10-20min，自然冷却至40℃以下，即得；

所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；所述缓凝剂为蔗糖或三氯蔗糖；

所述消泡剂为磷酸三丁酯或聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚 ；

所述细填料为陶瓷砖抛光粉，比表面积在600 m2/kg以上。

说明书

一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂。

背景技术

[0002] 我国是海洋大国，海域辽阔，海岸线绵延约1.8万公里。随着我国现代化基础建设的发展以及海洋资源开发战略的制定实施，各地跨海大桥、跨海隧道、离岸深水港等工程建设项目日益增多。对于海水环境下的混凝土结构，氯离子和海水中的其他成分在浓度梯度作用下以扩散方式逐渐浸入到混凝土中，与其中的胶凝材料发生反应，造成混凝土的侵蚀，结构过早破坏的现象非常严重。

[0003] 在海洋及海岸构筑物的建设中，目前主要是以混凝土、钢材为主要材料。对混凝土而言，它不同于天然石材，因为天然的石材具有极高的抗渗性能，而混凝土有很多的孔隙和裂纹。海水中约含有3.5％左右的盐类，这些盐类都有可能给混凝土造成侵蚀，在海洋环境下，海水直接作用于混凝土的表面，通过混凝土的孔隙和裂纹慢慢地渗透到混凝土内部，造成混凝土的腐蚀，影响混凝土的耐久性。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术的不足，提供一种海工混凝土用防裂抗渗外加剂。对海工混凝土具有良好的抗裂防渗作用，可使海工混凝土更加密实，减少混凝土空隙和裂纹的产生，阻止海水侵入，进而减少因海水侵入造成的腐蚀，提高海工混凝土的耐久性。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂3％-6％、增粘保水剂1％-3％、抗裂物质5％-8％、膨胀剂30％-60％、络合剂1％-2％、减水剂
5％-8％、缓凝剂0.01％-1％、消泡剂0.01％-0.02％、余量为细填料。

[0007] 所述减缩剂为聚丙烯醇、新戊二醇和丙三醇中的一种；

[0008] 优选的，所述聚丙烯醇的重均分子量在400-600之间。

[0009] 所述的，增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和磺化聚丙烯酰胺按重量比1-3：1组成；

[0010] 所述的，增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0011] 所述的，磺化聚丙烯酰胺分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间。

[0012] 所述的，抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比5-8：2-3：1组成；

[0013] 优选的，所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比7：2：1组成；

[0014] 更优选的，所述玄武岩纤维直径为10-20μm，长度为6-15mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为10μm-20μm，长度为200μm-400μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为1μm-4μm，长度为10μm-20μm。

[0015] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料20％-40％、硫铝酸钙50％-70％、氯化镧1％-3％、硫酸钠5％-10％；放入高速混合机内，升温至
55-70℃，高速混合10-20min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0016] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠。

[0017] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。

[0018] 所述缓凝剂为蔗糖或三氯蔗糖。

[0019] 所述消泡剂为磷酸三丁酯或聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚。

[0020] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉，是陶瓷抛光砖在刮平定厚、研磨抛光以及磨边倒角等一系列深加工时所产生的具有一定细度的粉体废料，比表面积在600m2/kg以上，富含SiO2和Al2O3，具有良好的火山灰活性。

[0021] 本发明通过各组分协同作用，其中：减缩剂可降低孔隙水的表面张力从而减小毛细孔吸水时产生的收缩应力，还可以增大混凝土中孔隙水的粘度，增强水在凝胶体中的吸附作用，从而能够减少混凝土早期收缩，减少由于混凝土收缩而产生的裂缝；增粘保水剂可使海工混凝土具有足够的塑性粘度，使骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，还能起到保水作用，保证水泥矿物质水化所需的水分；抗裂物质可减少塑性收缩龟裂和沉降裂缝，芳香族聚酰胺纤维具有强度高、耐盐类腐蚀的特点，可显著改善海工混凝土的抗裂性能；膨胀剂中的高铝熟料在石膏作用下生成具有膨胀性能的钙矾石，随着水化反应的进行，钙矾石柱逐渐在水泥石中搭接，形成网络结构，阻塞水泥石中的缝隙，切断毛细管通道，使结构更加致密，提高抗裂性和抗渗性，其由于水化过程中的钙矾石和水化氢氧化铝同时产生，使膨胀相和胶凝相合理配合，既能保证膨胀性能又能保证强度；络合剂能够有效地与混凝土中的Ca2+、Fe3+等离子结合，生成新的络合物，均匀堵塞混凝土中的各种孔结构，达到密实和填充效果，使得混凝土结构更致密；减水剂可以减少用水量，降低水灰比，进而增加水泥浆体结构致密性，因此有利于混凝土强度和抗渗性的增加；缓凝剂可提高混凝土的保坍性能，使混凝土拌合物和易性在一定的时间内得到改善，有利于保持拌合物运输过程中的稳定性和均匀性；消泡剂可消除混凝土拌合物中的大气泡，进而减少混凝土凝固过程中产生的缺陷；陶瓷砖抛光粉填充于水泥颗粒之间，由其形态效应，可以减少混凝土的单位用水量，进而减少多余的水在混凝土硬化后形成的孔隙，使混凝土结构致密，提高混凝土的抗渗性，另一方面大量的陶瓷抛光砖粉填充在胶凝材料水化产物的空隙中，阻断了原先连通的孔，使硬化浆体的密实度提高，也能提高海工混凝土抗渗性。

[0022] 本发明的有益效果：本发明的海工混凝土用抗裂防渗外加剂可使海工混凝土更加密实，减少混凝土空隙和裂纹的产生，加强海工混凝土的抗裂防渗性能。本发明可大量利用工业废渣—陶瓷抛光砖粉，有利于节约资源、保护环境。

具体实施方式

[0023] 以下结合实施例进一步说明本发明。

[0024] 本发明所用的细填料为陶瓷砖抛光粉，是陶瓷抛光砖在刮平定厚、研磨抛光以及2
磨边倒角等一系列深加工时所产生的具有一定细度的粉体废料，比表面积在600m /kg以上，富含SiO2和Al2O3，具有良好的火山灰活性。

[0025] 实施例1

[0026] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂3％、增粘保水剂1％、抗裂物质5％、膨胀剂30％、络合剂1％、减水剂5％、缓凝剂0.01％、消泡剂0.01％、余量为细填料；

[0027] 所述减缩剂为重均分子量在400-600之间聚丙烯醇；

[0028] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和磺化聚丙烯酰胺按重量比1：1组成；

[0029] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比5：3：1组成，其中所述玄武岩纤维直径为10μm，长度为6mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为10μm，长度为200μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为1μm，长度为10μm；

[0030] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料20％、硫铝酸钙70％、氯化镧1％、硫酸钠9％；放入高速混合机内，升温至55℃，高速混合10min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0031] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0032] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0033] 所述缓凝剂为蔗糖；

[0034] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0035] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0036] 实施例2

[0037] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂6％、增粘保水剂3％、抗裂物质8％、膨胀剂60％、络合剂2％、减水剂8％、缓凝剂1％、消泡剂0.02％、余量为细填料。

[0038] 所述减缩剂为新戊二醇；

[0039] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和磺化聚丙烯酰胺按重量比3：1组成；

[0040] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比8：2：1组成；其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为15μm，长度为300μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为3μm，长度为15μm；所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料40％、硫铝酸钙50％、氯化镧3％、硫酸钠7％；放入高速混合机内，升温至70℃，高速混合20min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0041] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0042] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0043] 所述缓凝剂为蔗糖；

[0044] 所述消泡剂为聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚；

[0045] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0046] 实施例3

[0047] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂4％、增粘保水剂2％、抗裂物质6％、膨胀剂42％、络合剂1.4％、减水剂7％、缓凝剂0.01％、消泡剂0.012％、余量为细填料。

[0048] 所述减缩剂为丙三醇；

[0049] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0050] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比7：2：1组成，其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为15μm，长度为300μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为3μm，长度为15μm；

[0051] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料25％、硫铝酸钙65％、氯化镧2％、硫酸钠8％；放入高速混合机内，升温至60℃，高速混合14min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0052] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0053] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0054] 所述缓凝剂为三氯蔗糖；

[0055] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0056] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0057] 实施例4

[0058] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂4％、增粘保水剂1.8％、抗裂物质5.8％、膨胀剂52％、络合剂1.3％、减水剂7.5％、缓凝剂0.02％、消泡剂0.015％、余量为细填料。

[0059] 所述减缩剂为重均分子量在400-600之间聚丙烯醇；

[0060] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0061] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比7：3：1组成；其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为15μm，长度为300μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为3μm，长度为15μm；

[0062] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料36％、硫铝酸钙52％、氯化镧2％、硫酸钠10％；放入高速混合机内，升温至60℃，高速混18min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0063] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0064] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0065] 所述缓凝剂为三氯蔗糖；

[0066] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0067] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0068] 实施例5

[0069] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂5％、增粘保水剂2％、抗裂物质6％、膨胀剂35％、络合剂1.6％、减水剂6.5％、缓凝剂0.5％、消泡剂0.013％、余量为细填料。

[0070] 所述减缩剂为分子量在400-600之间的聚丙烯醇；

[0071] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0072] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比6：3：1组成；其中，所述玄武岩纤维直径为20μm，长度为15mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为20μm，长度为400μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为4μm，长度为20μm。

[0073] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料30％、硫铝酸64％、氯化镧1％、硫酸钠5％；放入高速混合机内，升温至63℃，高速混合15min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0074] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0075] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0076] 所述缓凝剂为蔗糖；

[0077] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0078] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0079] 对比例1

[0080] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂4％、增粘保水剂2％、抗裂物质6％、膨胀剂42％、络合剂1.4％、减水剂7％、缓凝剂0.01％、消泡剂0.012％、余量为细填料。

[0081] 所述减缩剂为丙三醇；

[0082] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0083] 所述抗裂物质为直径为15μm、长度为12mm的玄武岩纤维；

[0084] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料25％、硫铝酸钙65％、氯化镧2％、硫酸钠8％；放入高速混合机内，升温至60℃，高速混合14min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0085] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0086] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0087] 所述缓凝剂为三氯蔗糖；

[0088] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0089] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0090] 对比例2

[0091] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂4％、增粘保水剂2％、抗裂物质6％、膨胀剂42％、络合剂1.4％、减水剂7％、缓凝剂0.01％、消泡剂0.012％、余量为细填料。

[0092] 所述减缩剂为丙三醇；

[0093] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0094] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比7：2：1组成，其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为15μm，长度为300μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为3μm，长度为15μm；

[0095] 所述膨胀剂是由以下方法制得的：按重量百分比称取各原料：高铝熟料25％、硫铝酸钙65％、氯化镧2％、硫酸钠8％；放入高速混合机内，升温至60℃，高速混合14min，自然冷却至40℃以下，即得。

[0096] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0097] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0098] 所述缓凝剂为三氯蔗糖；

[0099] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0100] 所述细填料为一级粉煤灰。

[0101] 对比例3

[0102] 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂，由以下重量百分比的物质组成：减缩剂4％、增粘保水剂2％、抗裂物质6％、络合剂1.4％、减水剂7％、缓凝剂0.01％、消泡剂0.012％、余量为细填料。

[0103] 所述减缩剂为丙三醇；

[0104] 所述增粘保水剂由羟丙基二淀粉磷酸酯和分子量在200万-300万之间，磺化度在20％-28％之间的磺化聚丙烯酰胺按重量比2：1组成；

[0105] 所述抗裂物质由玄武岩纤维、芳香族聚酰胺纤维和碱式硫酸镁晶须按重量比7：2：1组成，其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm；所述芳香族聚酰胺纤维直径为15μm，长度为300μm；所述碱式硫酸镁晶须直径为3μm，长度为15μm；

[0106] 所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠；

[0107] 所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂；

[0108] 所述缓凝剂为三氯蔗糖；

[0109] 所述消泡剂为磷酸三丁酯；

[0110] 所述细填料为陶瓷砖抛光粉。

[0111] 性能测试

[0112] 将实施例1-5及对比例1-3得到的海工混凝土用抗裂防渗外加剂按照掺加量为胶凝材料的3％加至混凝土中，按照GB/T 50080-2011《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土的工作性，按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的强度，按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的渗水高度法测定混凝土试件养护龄期为28d的抗渗性能，采用平板式混凝土抗裂性能测定仪测定约束状态下混凝土的抗裂性能。混凝土配合比见下表1，性能检测结果见下表2。

[0113] 表1混凝土配合比表

[0114]

[0115] 表2性能检测结果

[0116]