本發(fā)明公開了一種混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法，屬于混凝土外加劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土的抗凍性是當(dāng)今混凝土耐久性研究領(lǐng)域的重要組成部分，也是嚴(yán)寒地區(qū)混凝土工程面臨的最嚴(yán)峻問題之一，而在混凝土中添加引氣劑是提高混凝土抗凍性的最關(guān)鍵措施之一。
混凝土引氣劑是一種表面活性劑，可以有效改善混凝土新拌性能，改善混凝土的和易性，降低泌水性能，同時大大改善了混凝土的抗凍抗?jié)B性能，適合于水工、港工及道橋等重要工程混凝土結(jié)構(gòu)，對于嚴(yán)寒地區(qū)撒除冰鹽的混凝土公路、橋梁尤其重要。在混凝土拌合過程中加入引氣劑，能在混凝土中引入適量的獨立分布的小氣泡，并且由于引氣劑分子具有親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)，能定向排列在氣泡壁上，降低氣泡膜的氣-液表面張力，從而降低表面能，并且所引入的氣泡由于帶有相同電荷的定向吸附層，因此能增強氣泡的穩(wěn)定性。這些小氣泡分布在混凝土拌合物中，會產(chǎn)生類似滾珠的作用，減少骨料顆粒間摩阻力，減少用水量，增加拌合物的稠度，抑制泌水。在混凝土硬化后，由于引氣劑引入的小氣泡能切斷毛細(xì)管的通路，降低毛細(xì)管作用，從而提高混凝土的凍融耐久性。
目前，混凝土引氣劑的種類很多，有陰離子活性劑、陽離子活性劑、非離子活性劑和兩性離子活性劑等類型，應(yīng)用最為廣泛的是以陰離子活性劑為主的引氣劑，例如有松香類、烷基苯磺酸鹽類和其他類型。然而，現(xiàn)有的混凝土引氣劑不足之處在于引入氣泡結(jié)構(gòu)不合理、分布不均勻、大小不合適等不足，并且對提高新拌混凝土的和易性以及改善硬化混凝土的耐久性效果不理想。因此，開發(fā)一種引氣效果好，同時能改善新拌混凝土的和易性以及改善硬化混凝土耐久性的混凝土引氣劑產(chǎn)品成為業(yè)內(nèi)迫切需要解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有混凝土引氣劑引入氣泡結(jié)構(gòu)不合理、分布不均勻、大小不合適，并且對提高新拌混凝土的和易性以及改善硬化混凝土的耐久性效果不理想的缺陷，提供一種混凝土復(fù)合引氣劑的制備方法。
為了解決技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）取異十三醇與甲醇鈉混合均勻后裝入高壓反應(yīng)釜中，加熱至105～110℃，脫水處理1～2h，再將反應(yīng)釜內(nèi)空氣抽至真空度為1～10pa，真空脫除反應(yīng)釜內(nèi)空氣和低沸組分，得預(yù)處理異十三醇；
（2）再通入氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa后，加入環(huán)氧乙烷并加熱至115～120℃反應(yīng)至釜內(nèi)壓強不變，得異十三醇聚氧乙烯醚；
（3）將異十三醇聚氧乙烯醚、氨基磺酸、尿素混合，在110～120℃下，攪拌反應(yīng)3～4h，降溫至60～70℃后，再加入去離子水，繼續(xù)攪拌30～40min，得磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液；
（4）向磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液中加入α-烯基磺酸鈉、硅樹脂聚醚乳液mps、羥乙基纖維素，在40～50℃恒溫水浴下，攪拌20～30min，得混凝土復(fù)合引氣劑。
步驟（1）所述的甲醇鈉用量為異十三醇質(zhì)量的0.15～0.60%。
步驟（2）所述的環(huán)氧乙烷用量為異十三醇質(zhì)量的0.75～1.6倍。
步驟（3）所述的異十三醇聚氧乙烯醚、氨基磺酸、尿素的重量份為250～360份異十三醇聚氧乙烯醚，36～72份氨基磺酸，1～2份尿素。
步驟（3）所述的去離子水溫度為70～80℃，用量為異十三醇聚氧乙烯醚的2～6倍。
步驟（4）所述的α-烯基磺酸鈉、硅樹脂聚醚乳液mps、羥乙基纖維素的重量份為100～200份α-烯基磺酸鈉，20～40份硅樹脂聚醚乳液mps，0.5～1份羥乙基纖維素。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以異十三醇為原料，甲醇鈉為催化劑，經(jīng)真空脫除水分后與環(huán)氧乙烷開環(huán)聚合，合成異十三醇聚氧乙烯醚，再用氨基磺酸、尿素等與異十三醇聚氧乙烯醚磺化改性，制得兼具陰離子和非離子型引氣劑的優(yōu)點的磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液，再將其與α-烯基磺酸鈉、硅樹脂聚醚乳液mps復(fù)配，最后冷卻出料，即可得混凝土復(fù)合引氣劑，本發(fā)明制得的引氣劑利用其在混凝土中引入適量的獨立分布的小氣泡，并且由于具有親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)，能定向排列在氣泡壁上，降低氣泡膜的氣-液表面張力，從而降低表面能，并且所引入的氣泡由于帶有相同電荷的定向吸附層，因此能增強氣泡的穩(wěn)定性，這些小氣泡分布在混凝土拌合物中，會產(chǎn)生類似滾珠的作用，減少骨料顆粒間摩阻力，減少用水量，增加拌合物的稠度，抑制泌水，具有較好的引氣效果，且本發(fā)明制得的混凝土引氣劑引入氣泡平均孔徑較小，氣泡穩(wěn)定性高，顯著提高了混凝土的耐久性能，同時明顯改善了混凝土和易性，減小混凝土坍落度損失，并且不降低混凝土強度，具有較好的使用前景。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
取1.2～2.4l異十三醇，3～6g甲醇鈉，混合均勻后裝入高壓反應(yīng)釜中，以300～400r/min攪拌并加熱至105～110℃，脫水處理1～2h，隨后將反應(yīng)釜內(nèi)空氣抽至真空度為1～10pa，真空脫除反應(yīng)釜內(nèi)空氣和低沸組分，得預(yù)處理異十三醇，向高壓反應(yīng)釜中通入氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa，再以1～3l/min速率通入780～800l環(huán)氧乙烷，通入完畢后加熱反應(yīng)釜至115～120℃，保持溫度并以300～400r/min攪拌反應(yīng)至釜內(nèi)壓強不變，得異十三醇聚氧乙烯醚，再向異十三醇聚氧乙烯醚中加入360～720g氨基磺酸，10～20g尿素，在110～120℃下，以300～400r/min攪拌反應(yīng)3～4h，降溫至60～70℃后，向反應(yīng)釜中加入7.5～15.0l溫度為70～80℃去離子水，繼續(xù)攪拌30～40min，得磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液，最后向磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液中，加入1～2kgα-烯基磺酸鈉，200～400ml硅樹脂聚醚乳液mps，5～10g羥乙基纖維素，在40～50℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌20～30min，冷卻至室溫后出料，得混凝土復(fù)合引氣劑。
實例1
取1.2l異十三醇，3g甲醇鈉，混合均勻后裝入高壓反應(yīng)釜中，以300r/min攪拌并加熱至105℃，脫水處理1h，隨后將反應(yīng)釜內(nèi)空氣抽至真空度為1pa，真空脫除反應(yīng)釜內(nèi)空氣和低沸組分，得預(yù)處理異十三醇，向高壓反應(yīng)釜中通入氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1mpa，再以1l/min速率通入780l環(huán)氧乙烷，通入完畢后加熱反應(yīng)釜至115℃，保持溫度并以300r/min攪拌反應(yīng)至釜內(nèi)壓強不變，得異十三醇聚氧乙烯醚，再向異十三醇聚氧乙烯醚中加入360g氨基磺酸，10g尿素，在110℃下，以300r/min攪拌反應(yīng)3h，降溫至60℃后，向反應(yīng)釜中加入7.5l溫度為70℃去離子水，繼續(xù)攪拌30min，得磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液，最后向磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液中，加入1kgα-烯基磺酸鈉，200ml硅樹脂聚醚乳液mps，5g羥乙基纖維素，在40℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌20min，冷卻至室溫后出料，得混凝土復(fù)合引氣劑。
首先按重量份數(shù)計，取20份水泥，8份粉煤灰，50份砂，90份粒徑為10mm石子，20份水，0.1份萘系高效減水劑，0.02份本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑，依次放入混凝土攪拌機(jī)中后，開啟攪拌機(jī)攪拌混合80s，隨后將攪拌均勻的混凝土拌合料用混凝土振搗器倒入帶有鋼筋和預(yù)埋件的混凝土澆筑模板中，同時不停敲打模板進(jìn)行搗固處理，排除拌合料中氣泡，待澆筑完成后靜置24h，并將模板略微松開，繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)6天，最后拆除模板即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑具有較好的引氣效果，引入氣泡孔徑為30μm，氣泡個數(shù)達(dá)3500個/cm3，混凝土初始含氣量達(dá)6.4%，1h后含氣量仍可達(dá)5.7%，氣泡保持率達(dá)91%，氣泡穩(wěn)定性較好，同時摻入本發(fā)明引氣劑后，混凝土7天抗壓強度為35mpa，90天抗壓強度為46mpa，且本發(fā)明引氣劑對改善混凝土和易性及混凝土抗凍、耐久性效果顯著，摻入引氣劑后的混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)320次，與使用傳統(tǒng)引氣劑的混凝土相比，使用壽命延長了5年。
實例2
取1.8l異十三醇，5g甲醇鈉，混合均勻后裝入高壓反應(yīng)釜中，以350r/min攪拌并加熱至108℃，脫水處理1h，隨后將反應(yīng)釜內(nèi)空氣抽至真空度為5pa，真空脫除反應(yīng)釜內(nèi)空氣和低沸組分，得預(yù)處理異十三醇，向高壓反應(yīng)釜中通入氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.1mpa，再以2l/min速率通入790l環(huán)氧乙烷，通入完畢后加熱反應(yīng)釜至118℃，保持溫度并以350r/min攪拌反應(yīng)至釜內(nèi)壓強不變，得異十三醇聚氧乙烯醚，再向異十三醇聚氧乙烯醚中加入540g氨基磺酸，15g尿素，在115℃下，以350r/min攪拌反應(yīng)3h，降溫至65℃后，向反應(yīng)釜中加入10.5l溫度為75℃去離子水，繼續(xù)攪拌35min，得磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液，最后向磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液中，加入1kgα-烯基磺酸鈉，300ml硅樹脂聚醚乳液mps，8g羥乙基纖維素，在45℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌25min，冷卻至室溫后出料，得混凝土復(fù)合引氣劑。
首先按重量份數(shù)計，取25份水泥，9份粉煤灰，55份砂，95份粒徑為15mm石子，22份水，0.2份萘系高效減水劑，0.03份本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑，依次放入混凝土攪拌機(jī)中后，開啟攪拌機(jī)攪拌混合90s，隨后將攪拌均勻的混凝土拌合料用混凝土振搗器倒入帶有鋼筋和預(yù)埋件的混凝土澆筑模板中，同時不停敲打模板進(jìn)行搗固處理，排除拌合料中氣泡，待澆筑完成后靜置30h，并將模板略微松開，繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)7天，最后拆除模板即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑具有較好的引氣效果，引入氣泡孔徑為55μm，氣泡個數(shù)達(dá)3750個/cm3，混凝土初始含氣量達(dá)7.0%，1h后含氣量仍可達(dá)5.8%，氣泡保持率達(dá)92%，氣泡穩(wěn)定性較好，同時摻入本發(fā)明引氣劑后，混凝土7天抗壓強度為37mpa，90天抗壓強度為48mpa，且本發(fā)明引氣劑對改善混凝土和易性及混凝土抗凍、耐久性效果顯著，摻入引氣劑后的混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)330次，與使用傳統(tǒng)引氣劑的混凝土相比，使用壽命延長了7年。
實例3
取2.4l異十三醇，6g甲醇鈉，混合均勻后裝入高壓反應(yīng)釜中，以400r/min攪拌并加熱至110℃，脫水處理2h，隨后將反應(yīng)釜內(nèi)空氣抽至真空度為10pa，真空脫除反應(yīng)釜內(nèi)空氣和低沸組分，得預(yù)處理異十三醇，向高壓反應(yīng)釜中通入氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.2mpa，再以3l/min速率通入800l環(huán)氧乙烷，通入完畢后加熱反應(yīng)釜至120℃，保持溫度并以400r/min攪拌反應(yīng)至釜內(nèi)壓強不變，得異十三醇聚氧乙烯醚，再向異十三醇聚氧乙烯醚中加入720g氨基磺酸，20g尿素，在120℃下，以400r/min攪拌反應(yīng)4h，降溫至70℃后，向反應(yīng)釜中加入15.0l溫度為80℃去離子水，繼續(xù)攪拌40min，得磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液，最后向磺化改性異十三醇聚氧乙烯醚溶液中，加入2kgα-烯基磺酸鈉，400ml硅樹脂聚醚乳液mps，10g羥乙基纖維素，在50℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌30min，冷卻至室溫后出料，得混凝土復(fù)合引氣劑。
首先按重量份數(shù)計，取30份水泥，10份粉煤灰，60份砂，100份粒徑為20mm石子，24份水，0.3份萘系高效減水劑，0.04份本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑，依次放入混凝土攪拌機(jī)中后，開啟攪拌機(jī)攪拌混合100s，隨后將攪拌均勻的混凝土拌合料用混凝土振搗器倒入帶有鋼筋和預(yù)埋件的混凝土澆筑模板中，同時不停敲打模板進(jìn)行搗固處理，排除拌合料中氣泡，待澆筑完成后靜置36h，并將模板略微松開，繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)8天，最后拆除模板即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的混凝土復(fù)合引氣劑具有較好的引氣效果，引入氣泡孔徑為80μm，氣泡個數(shù)達(dá)4000個/cm3，混凝土初始含氣量達(dá)7.6%，1h后含氣量仍可達(dá)5.9%，氣泡保持率達(dá)93%，氣泡穩(wěn)定性較好，同時摻入本發(fā)明引氣劑后，混凝土7天抗壓強度為38mpa，90天抗壓強度為50mpa，且本發(fā)明引氣劑對改善混凝土和易性及混凝土抗凍、耐久性效果顯著，摻入引氣劑后的混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)350次，與使用傳統(tǒng)引氣劑的混凝土相比，使用壽命延長了8年。