本發明屬于無機建筑材料領域，涉及一種海工混凝土專用抗裂水泥及其制備方法。

背景技術：

1、21世紀以來，我國建設進入到高速發展階段，重大基礎工程規模空前，城鎮化高速發展，各種超高、超長、超大型結構不斷涌現，對特種混凝土的強度、流動性和耐久性提出了新的更高的要求。

2、以普遍采用各種化學外加劑和工業副產品為特征的現代混凝土，降低了資源消耗，降低了材料碳排放，滿足了現代土木工程設計和施工的性能要求，為基礎設施建設的蓬勃發展提供了強力支撐。然而，工程實踐卻發現，混凝土結構的早期開裂問題愈發凸顯，由此導致的混凝土性能劣化速率加快，對構筑物的長期耐久性能和服役壽命埋下了巨大隱患，尤其是在海工混凝土中尤為明顯。海工混凝土結構的服役環境復雜多樣，裂縫的產生給混凝土的耐久性和結構安全帶來了極大的隱患，尤其是海工混凝土受到氯離子以及硫酸根離子的侵蝕，開裂風險更大。

3、目前解決海工混凝土結構開裂以及抗侵蝕的問題，一方面在混凝土配比中額外增加膨脹外加劑，抑制混凝土的開裂，抑制氯離子以及硫酸根離子的侵蝕；另一方面在混凝土中加入防腐蝕外加劑，減輕氯離子以及硫酸根離子的侵蝕程度，再者在混凝土表面噴涂水泥基的抗滲材料等等方式。但是，采用混凝土膨脹外加劑或者防腐外加劑，生產操作麻煩，需要額外增加一種原料以及計量設備，另外外加劑摻量低，在短時間內難以攪拌均勻，造成膨脹外加劑、防腐外加劑難以發揮作用，另外一方面海水中氯鹽濃度不同，不同環境下需要外加劑的量難以掌握，過多或者過少都會影響外加劑的作用，從根本上解決不了海工混凝土的抗侵蝕問題；而建筑結構噴涂水泥基養護劑只能抑制早期的0.2μm以下的微裂紋不再擴大，對大裂縫難以得到有效控制，只能作為輔助作用；另外摻加膨脹外加劑或者防腐外加劑以及噴涂養護劑會滲出混凝土表面，污染海洋環境。

技術實現思路

1、針對海工混凝土的特點，本發明提供了一種海工混凝土專用抗裂水泥及其制備方法。本發明在水泥配方中加入由納米硅灰、漂珠和母料制備而成的混凝土粉體抗裂劑制得海工混凝土專用抗裂水泥。本發明從源頭上制備一種混凝土專用的抗裂水泥，采用抗裂水泥制備海工混凝土，一方面能夠抑制大體積海工混凝土收縮開裂問題，避免裂紋的產生，避免離子進入混凝土中，降低離子對內部混凝土的侵蝕，另一方面抗裂水泥在水化過程中能夠固化海水中的氯離子，降低對混凝土的侵蝕程度。再者抗裂水泥在水化密實混凝土的毛細孔結構，不會對海水構成污染影響海洋生物。因此，將其用于制備海工混凝土，混凝土配比中無需額外增加任何抗裂、防腐外加劑，就能夠解決海工混凝土的開裂以及抗侵蝕問題。

2、本發明的技術方案是：一種海工混凝土專用抗裂水泥，其特征是，其組分及重量比為：水泥熟料73-78％，脫硫石膏4-6％，礦粉6-8％，粉煤灰6-8％，混凝土粉體抗裂劑4-5％。

3、本發明的抗裂水泥物理指標參照po42.5水泥指標，3d強度25-27mpa，28d強度53-55mpa，45μm篩余6.0±1％。

4、上述混凝土粉體抗裂劑的組分及重量比為：納米硅灰20-30％，漂珠20-30％，母料40-60％，優選配比為：納米硅灰25％，漂珠25％，母料50％，其中母料的組分及重量比為：混凝土穩定劑50-60％，絡合劑10-15％，消泡劑10-15％，滲透劑10-20％。

5、所述絡合劑為二乙烯三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸三鈉中的一種或兩種。

6、所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯聚氧化乙烯甘油醚中的一種或兩種。

7、所述滲透劑為異辛基三乙氧基硅烷、仲烷基硫酸酯鈉、a-烯基磺酸鈉中的一種或兩種。

8、所述混凝土穩定劑的制備方法為：將n-羥甲基丙烯酰胺、2-甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚、2-甲基-1-丙烯-1-醇、引發劑過硫酸銨和硫酸亞鐵依次加入水中攪拌，然后升溫至50-70℃，滴加a物質(丙烯酸+2-羥基-2-丙烯酸丁基酯)，滴加過程中加入還原劑氯化亞錫，a物質滴加完成后反應20-40min分鐘加入戊二醇，繼續反應0.5-1.5小時后，噴霧干燥處理，得到混凝土穩定劑。所述n-羥甲基丙烯酰胺、2-甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚、2-甲基-1-丙烯-1-醇、丙烯酸、2-羥基-2-丙烯酸丁基酯和戊二醇的質量比為10：180-220：22-28：12-15：25-30：32-38。

9、

10、抗裂水泥的制備方法：為充分保證抗裂水泥顆粒的級配以及發揮粉體抗裂劑的作用，粉磨工藝采用分別粉磨的方式，水泥熟料和脫硫石膏一起入磨粉磨，礦粉、粉煤灰、混凝土粉體抗裂劑一起粉磨，在分別粉磨后按照比例攪拌復配成抗裂水泥成品。

11、上述抗裂水泥可以應用于包括海工混凝土以及水工砂漿混凝土和具有化工企業有侵蝕環境下的建筑。

12、本發明的技術原理是是：(1)采取分別粉磨方式，將抗裂水泥的顆粒達到連續級配；(2)抗裂劑的添加方式，抗裂劑加入到礦粉和粉煤灰中一起粉磨，能夠避免在高溫下有效成分效果的降低；(3)通過絡合增溶作用，形成更多水化硅酸鈣，同時促進礦粉和煤灰水化反應的進行，可以固化少量的氯離子以及硫酸根離子；(4)納米硅灰和漂珠，作為抗裂水泥的填充劑和分散劑，一方面能夠提供活性的硅離子、鋁離子，另外能夠在混凝土的毛細孔隙中形成凝膠，降低毛細孔隙，阻止海水長期浸泡進入混凝土內部進入；(5)采用消泡劑進一步降低毛細空隙，提高混凝土的密實性，提高混凝土的強度；(6)滲透劑可以降低混凝土漿體中毛細管內部應力，使毛細孔隙內部形成更多的凝膠，避免混凝土的開裂。(7)母料中的混凝土穩定劑，性能方面通過2-甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚形成的支鏈可以提高混凝土流行性能，2-羥基-2-丙烯酸丁基酯支鏈可以抑制混凝土的開裂，另外聚合形成的高分子結構，使膠凝材料中的硅氧鍵、鋁氧鍵發生斷裂，釋放出可自由移動的si、al離子單體，形成新的硅鋁氧鍵或者硅鋁氯，固化海水中的氯離子。

13、本發明的技術效果是：

14、1、簡化了海工混凝土的制備方法，不需要在混凝土生產過程中額外增加任何膨脹類、防腐類外加劑；抗裂水泥的生產工藝簡單，與普通水泥的生產一樣，無需改變工藝。

15、2、抗裂水泥配制的海工混凝土解決了混凝土裂縫問題，一方面能夠抑制大體積海工混凝土收縮開裂問題，避免裂紋的產生，避免離子進入混凝土中，降低離子對內部混凝土的侵蝕，另一方面抗裂水泥在水化過程中能夠固化海水中的氯離子，降低對混凝土的侵蝕程度，同時能夠提高混凝土的抗壓強度和性能，進而提高海工混凝土的抗沖刷性能，提高海工混凝土的耐久性能。再者抗裂水泥在水化密實混凝土的毛細孔結構，不會對海水構成污染影響海洋生物。

技術特征：

1.一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，其組分及重量比為：納米硅灰20-30％，漂珠20-30％，母料40-60％，其中母料的組分及重量比為：混凝土穩定劑50-60％，絡合劑10-15％，消泡劑10-15％，滲透劑10-20％。

2.如權利要求1所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，所述混凝土穩定劑的制備方法為：將n-羥甲基丙烯酰胺、2-甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚、2-甲基-1-丙烯-1-醇、引發劑過硫酸銨和硫酸亞鐵依次加入水中攪拌，然后升溫至50-70℃，滴加丙烯酸+2-羥基-2-丙烯酸丁基酯復配的a物質，滴加過程中加入還原劑氯化亞錫，a物質滴加完成后反應20-40min分鐘加入戊二醇，繼續反應0.5-1.5小時后，噴霧干燥處理，得到混凝土穩定劑。

3.如權利要求2所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，所述n-羥甲基丙烯酰胺、2-甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚、2-甲基-1-丙烯-1-醇、丙烯酸、2-羥基-2-丙烯酸丁基酯和戊二醇的質量比為10：180-220：22-28：12-15：25-30：32-38。

4.如權利要求1所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，所述絡合劑為二乙烯三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸三鈉中的一種或兩種。

5.如權利要求1所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯聚氧化乙烯甘油醚中的一種或兩種。

6.如權利要求1所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，所述滲透劑為異辛基三乙氧基硅烷、仲烷基硫酸酯鈉、a-烯基磺酸鈉中的一種或兩種。

7.如權利要求1所述的一種混凝土粉體抗裂劑，其特征是，其組分及重量比為：納米硅灰25％，漂珠25％，母料50％。

8.一種海工混凝土專用抗裂水泥，其特征是，其組分及重量比為：水泥熟料73-78％，脫硫石膏4-6％，礦粉6-8％，粉煤灰6-8％，權利要求1-7中任一項所述的混凝土粉體抗裂劑4-5％。

9.權利要求8所述的海工混凝土專用抗裂水泥的制備方法，其特征是，粉磨工藝采用分別粉磨的方式，水泥熟料和脫硫石膏一起入磨粉磨，礦粉、粉煤灰、混凝土粉體抗裂劑一起粉磨，在分別粉磨后按照比例攪拌復配成抗裂水泥成品。

技術總結
本發明公開了一種海工混凝土專用抗裂水泥及其制備方法。本發明在水泥配方中加入由納米硅灰、漂珠和母料制備而成的混凝土粉體抗裂劑制得海工混凝土專用抗裂水泥，其中母料的組分為：混凝土穩定劑(由N?羥甲基丙烯酰胺、2?甲基烯丁基羥乙基聚氧乙烯醚、2?甲基?1?丙烯?1?醇、丙烯酸、2?羥基?2?丙烯酸丁基酯、戊二醇在引發劑和還原劑作用下經聚合反應獲得)、絡合劑、消泡劑和滲透劑。采用抗裂水泥制備海工混凝土，一方面能夠抑制大體積海工混凝土收縮開裂問題，避免裂紋的產生，避免離子進入混凝土中，降低離子對內部混凝土的侵蝕，另一方面抗裂水泥在水化過程中能夠固化海水中的氯離子，降低對混凝土的侵蝕程度。

技術研發人員：謝瑞興,岳光亮,于彭,彭立剛,約翰 普朗克
受保護的技術使用者：山東眾森科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24