一种低气压环境用引气材料和提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种低气压环境用引气材料和提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法，涉及建筑材料技术领域。该低气压环境用引气材料的组分包括：引气剂和改性全氟己酸，改性全氟己酸的结构式如下所示：引气剂与改性全氟己酸的质量体积之比为25

【技术实现步骤摘要】
一种低气压环境用引气材料和提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体而言，涉及一种低气压环境用引气材料和提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法。

技术介绍

[0002]我国计划修建川藏铁路，将在广阔的低气压高寒地带现场制作混凝土。其中，提高混凝土抗冻性能，对提高川藏铁路用混凝土耐久性具有至关重要的作用。作为提高混凝土抗冻性能的行之有效且效果优良的方法——掺入引气剂，常常被采用。
[0003]但川藏铁路沿线区域主要部分处于高海拔区域，平均海拔3800米，气压较低，空气稀薄，导致在引气剂溶液界面的引气剂分子受到气体分子的吸引作用低于常压环境，致使表面张力增大，从而明显削弱引气剂的引气功效。因此，采用常规引气剂不易实现提高混凝土抗冻性能的需求。
[0004]目前，常规引气剂在低气压环境下使用，引气性能明显降低，气泡直径变大，并易于聚集或破裂而导致气泡稳定性降低，气泡间距系数增大，无法满足工程对混凝土抗冻性的需求。现已有关于高海拔引气剂的专利，但需要通过复杂的制作工序才能获得，且其降低表面张力能力欠佳，储存稳定性欠佳。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种低气压环境用引气材料和提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种低气压环境用引气材料，其组分包括：引气剂和改性全氟己酸，所述改性全氟己酸的结构式如下所示：/>[0009]所述引气剂与所述改性全氟己酸的质量体积之比为25
‑
30g：1
‑
50ml。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式所述的低气压环境用引气材料在提高砂浆或混凝土抗冻性能中的应用。
[0011]第三方面，本专利技术提供一种提高砂浆或混凝土抗冻性能的方法，其包括在砂浆或混凝土中掺入有前述实施方式所述的低气压环境用引气材料；
[0012]优选地，所述低气压环境用引气材料的掺入量占所述砂浆或所述混凝土中水泥的
体积质量百分数为0.2％～2％。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：
[0014]本专利技术提供的低气压环境用引气材料采用如上述结构式所示的改性全氟己酸作为原料与常规引气剂进行复配，其中，从改性全氟己酸的结构式可以看出，其既具有阳离子亲水基团，又具有阴离子亲水基团，同时有憎水性的碳链，因此其是一种两性表面活性剂。相对于常规引气剂的碳链上的C原子都键接H原子，该改性全氟己酸的碳链上的C原子键接大量的F原子，由于F原子的半径比H原子的半径大得多，能将C原子遮盖起来，分子间范德瓦尔斯力小，因此可显著降低表面张力。本申请的改性全氟己酸组分性能稳定，可长久储存。本专利技术通过在引气剂中加入改性全氟己酸，实现在气液界面的自组装排列，既明显降低表面张力，又使得气液界面膜的强度和弹性等综合性能提高；从而导致引气剂的起泡性和稳泡性都提高，使得最后制成的低气压用引气材料具有较好的引气功效。本申请的低气压用引气材料两组分的配比合适，能够达到在低气压环境下，实现良好的引气功效，提高砂浆、混凝土的抗冻性能。其以合适的掺量加入至砂浆或混凝土中，可以显著提升砂浆、混凝土的抗冻性能。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为实施例2提供的低气压环境用引气材料(8mmol/L的十二烷基硫酸钠与0.05(v/v)％的改性全氟己酸溶液)的起泡性和稳泡性的测试结果图；
[0017]图2为实施例3提供的低气压环境用引气材料(8mmol/L的十二烷基硫酸钠与0.1(v/v)％的改性全氟己酸溶液)的起泡性和稳泡性的测试结果图；
[0018]图3为实施例4提供的低气压环境用引气材料(8mmol/L的十二烷基硫酸钠与0.2(v/v)％的改性全氟己酸溶液)的起泡性和稳泡性的测试结果图；
[0019]图4为实施例5提供的低气压环境用引气材料(8mmol/L的十二烷基硫酸钠与0.4(v/v)％的改性全氟己酸溶液)的起泡性和稳泡性的测试结果图；
[0020]图5为对比例1提供的引气剂(8mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液)的起泡性和稳泡性的测试结果图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]本申请提供了一种低气压环境用引气材料，其组分包括：引气剂和改性全氟己酸，改性全氟己酸的结构式如下所示：
[0023][0024]引气剂与改性全氟己酸的质量体积之比为25
‑
30g：1
‑
50ml；优选为28g：6
‑
48ml。
[0025]本申请通过在常规的引气剂中加入具有上述结构式的改性全氟己酸，从改性全氟己酸的结构式可以看出，其既具有阳离子亲水基团，又具有阴离子亲水基团，同时有憎水性的碳链，因此其是一种两性表面活性剂。同时，该改性全氟己酸的碳链上的C原子键接大量的F原子，相对于常规引气剂的碳链上的C原子都键接H原子，由于F原子的半径比H原子的半径大得多，能将C原子遮盖起来，分子间范德瓦尔斯力小，因此可显著降低表面张力。将其引入常规的引气剂中，实现在气液界面的自组装排列，既明显降低表面张力，又使得气液界面膜的强度和弹性等综合性能提高；从而导致引气剂的起泡性和稳泡性都提高，使得最后制成的低气压用引气材料具有较好的引气功效。本实施例的低气压用引气材料两组分的配比合适，能够达到在低气压环境下，实现良好的引气功效，提高砂浆、混凝土的抗冻性能。
[0026]本申请提供的改性全氟己酸的制备方法有多种，本申请示出了其中一种典型非限制性示例，其制备方法具体包括如下步骤：
[0027]S1、生成第一化合物(结构式为)。
[0028]将全氟己酸与三氯氧磷在二甲基甲酰胺作用下进行亲核取代反应，生成第一化合物。
[0029]具体来说，先将全氟己酸加入圆底烧瓶中，在室温下一边搅拌一边缓慢滴加三氯氧磷，添加后在0℃缓慢滴加入二甲基甲酰胺。滴加并反应结束后，将温度升高至100
‑
120℃，经蒸馏得到第一化合物(无色液体)。
[0030]在生成第一化合物的反应中，羧酸基团中的羟基被氯原子取代，进行了亲核取代反应。其中，全氟己酸、三氯氧磷和第一催化剂的摩尔比为1:0.6
‑
1:0.3
‑
0.7。
[0031]S2、生成第二化合物(结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低气压环境用引气材料，其特征在于，其组分包括：引气剂和改性全氟己酸，所述改性全氟己酸的结构式如下所示：所述引气剂与所述改性全氟己酸的质量体积之比为25
‑
30g：1
‑
50ml。2.根据权利要求1所述的低气压环境用引气材料，其特征在于，所述引气剂与所述改性全氟己酸的质量体积之比为28g：6
‑
48ml。3.根据权利要求1所述的低气压环境用引气材料，其特征在于，所述改性全氟己酸的制备方法包括：将全氟己酸与三氯氧磷在二甲基甲酰胺的催化作用下进行亲核取代反应，反应结束后，将温度升温至100
‑
120℃，经蒸馏得到第一化合物；将N,N
‑
二甲氨基丙胺、丙醛和1,2
‑
二氯乙烷在酸性体系下经醋酸硼氢化钠还原发生还原氨化反应得到第二化合物；将所述第一化合物、所述第二化合物和二氯甲烷溶液在三乙胺的催化作用下进行酰胺化反应，生成第三化合物；将所述第三化合物、3
‑
氯丙酸钠和异丙醇溶液经热回流发生N的烷基化反应，生成目标产物；其中，所述第一化合物的结构式为：所述第二化合物的结构式为：所述第三化合物的结构式为：所述目标产物的结构式为：4.根据权利要求3所述的低气压环境用引气材料，其特征在于，在生成所述第一化合物的反应中，所述全氟己酸、所述三氯氧磷和所述二甲基甲酰胺的摩尔比为1:0.6
‑
1:0.3
‑
0.7；
优选地，在生成所述第二化合物的反应中，所述N,N
‑
二甲氨基丙胺、所述丙醛和所述醋酸硼氢化钠的摩尔比为1:1
‑
1.4:1
‑
1.4；优选地，在生成所述第三化合物的反应中，所述第一化合物、所述第二化合物和所述三乙胺的摩尔比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂红，王平，袁远，李固华，李福海，周杏芝，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：