CN101033121A - 一种水泥混凝土复合超缓凝剂 - Google Patents
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Abstract
一种水泥混凝土复合超缓凝剂，涉及水泥混凝土的外加剂。本发明主要以工业级磷酸盐类和工业级膦丁烷三羧酸(PBTC)为原料，按常规方法制成。由于本发明超缓凝剂具有掺量小、范围宽，缓凝时间长，可随掺量调整，与不同水泥的适应性好，能增强混凝土的后期强度及耐久性等特点，故本发明可广泛应用于夏季施工、需调整施工作业时间的混凝土、大体积混凝土浇注或拌制预拌砂浆等。
Description
技术领域：
本发明属于水泥混凝土技术领域，特别涉及水泥混凝土的外加剂。
背景技术：
缓凝剂是用来延长水泥混凝土凝结时间，而不致破坏混凝土性能，影响混凝土后期强度的外加剂，使新拌混凝土较长时间保持塑性，以便浇注，提高施工效率，在现代混凝土技术中得到了广泛应用。而且高性能的缓凝剂是夏季施工、大体积混凝土施工的关键材料，除了要求延缓混凝土凝结时间外，还要求不能影响混凝土强度、造成异常凝结等。目前，常用的缓凝剂主要分为有机和无机类。有机类主要包括羟基羧酸及其盐、糖类及碳水化合物、木质素磺酸盐、多元醇及其衍生物等；无机类主要包括磷酸盐、硼砂等。但是这些缓凝剂均存在的一些不足是：有机类缓凝剂掺量小，凝结时间长，但其掺量范围小，随掺量变化凝结时间波动大，当掺量超过一定值后，混凝土会出现异常凝结、强度下降等问题；无机类缓凝剂，掺量大、且随掺量增加，对混凝土凝结时间影响不大，却能大幅降低混凝土强度等问题。
混凝土缓凝剂技术是当今混凝土技术的一个新的发展方向，向更长缓凝时间，后期增强混凝土强度，提高混凝土耐久性方面发展。日本早在80年代便有学者提出了超缓凝剂的概念，随建筑技术的发展，目前高性能的超缓凝剂，应用范围也日益广泛，如：用来调整施工作业时间、避免生成冷接缝、浇注大体积混凝土、拌制预拌砂浆等。因此，研制超缓凝剂，是建筑技术的重要课题之一，我国学者亦开始关注研究。
国内现有超缓凝剂，如公开号为CN 1834052A的“一种混凝土超缓凝减水剂及其制备方法”专利，公开的超缓凝减水剂的组分及重量百分数为：乙烯多胺烷基膦酸或其盐0.5～25％、膦丁烷三羧酸0.5～20％、十二烷基硫酸钠0～0.5％、减水剂20～50％、其余为水。又如公开号为CN1834053A的“与多种混凝土减水剂相适应的超缓凝剂及其制备方法”专利，公开的超缓凝剂的组分及重量百分数为：乙烯多胺基膦酸及其盐5～35％、膦丁烷三羧酸5～15％、水50～90％。
该两种超缓凝剂的主要不足之处是：
1、经实验证明，上述两种超缓凝剂并未增加混凝土后期强度。
2、乙烯多胺烷基膦酸价格较高，在欧美国家的使用已经被限制，上述配方中该外加剂掺量大，经济效益不高。
发明内容：
本发明的目的：是针对现有超缓凝剂的不足之处，提供一种水泥混凝土复合超缓凝剂。具有掺量小、范围宽，缓凝时间长、可随掺量调整，与不同水泥的适用性好，能增强混凝土后期强度、提高耐久性等优点。
本发明的目的是这样实现的：一种水泥混凝土复合超缓凝剂，主要以工业级磷酸盐类和工业级膦丁烷三羧酸(PBTC)为原料，利用无机磷酸盐优异的鳌合、缓凝作用，及有机PBTC的高效缓凝作用，优化组合，按常规方法制成。本发明超缓凝剂的组分及重量百分数为：
磷酸盐 20～35％
膦丁烷三羧酸(PBTC) 4～20％
水 45～76％
其中磷酸盐为三聚磷酸钠或二聚磷酸钠或磷酸钠或六偏磷酸钠等。
本发明超缓凝剂组分中的膦丁烷三羧酸的分子结构为：
本发明超缓凝剂的主要特点如下：
1、本发明的超缓凝剂，掺量小，其掺量的有效组分仅占水泥质量的0.01～0.2％；
2、本发明的超缓凝剂，缓凝时间长，且缓凝时间可以在掺量范围内，通过改变缓凝剂掺量进行调整，一般可达4小时～48小时；
3、本发明的超缓凝剂与不同品种的水泥适应性好，不会产生因水泥品种而产生副作用或失效等(试验时采用过重庆地产5种水泥，适用性均好)；
4、本发明的超缓凝剂具有后期增强、高抗渗、高耐久等性能；
5、本发明的超缓凝剂采用价格低廉的工业级原料复合而成，成本低，产品具有市场竞争力。
本发明超缓凝剂可广泛应用于：夏季施工或调整施工作业时间或大体积混凝土浇注或拌制预拌砂浆等。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 35％
膦丁烷三羧酸 4％
水 61％。
实施例2
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 30％
膦丁烷三羧酸 10％
水 60％。
实施例3
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 25％
膦丁烷三羧酸 16％
水 59％。
实施例4
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 20％
水 60％。
实施例5
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
二聚磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 4％
水 76％。
实施例6
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
磷酸钠 35％
膦丁烷三羧酸 20％
水 45％。
实施例7
一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
六偏磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 20％
水 60％。
实验结果：
对以上实施例1-4的水泥混凝土复合超缓凝剂，进行水泥净浆凝结时间对比实验、不同水泥净浆凝结时间对比实验和混凝土凝结时间及强度对比实验，实验结果如下：
1.进行水泥净浆凝结时间测定，结果见表1。
表1.水泥净浆凝结时间对比
| 编号 | 超缓凝剂 掺量(％) | 初凝时间(min) | 终凝时间(min) |
| 1 | --- 0 | 200 | 320 |
| 2 | 实施例1 0.1 | 430 | 520 |
| 3 | 实施例1 0.2 | 580 | 690 |
| 4 | 实施例1 0.3 | 760 | 900 |
| 5 | 实施例1 0.4 | 1020 | 1150 |
| 6 | 实施例1 0.5 | 1215 | 1380 |
| 7 | 实施例2 0.5 | 1380 | 1650 |
| 8 | 实施例3 0.5 | 2350 | 2600 |
| 9 | 实施例4 0.5 | 2900 | 3200 |
表1说明，本发明超缓凝剂，掺量小(其掺量的有效组分仅占水泥掺量的0.01～0.2％)、缓凝时间长，缓凝时间可以在4小时～48小时内随掺量和配比调整进行调节。
2.测定与不同水泥的适应性
采用净浆凝结时间测定实施例1与重庆地区常用的5种普通硅酸盐水泥：拉法基(水泥1)、地维(水泥2)、天助(水泥3)、小南海(水泥4)、富丰(水泥5)的适应性，结果见表2。
表2.与水泥的适应性
| 编号 | 水泥种类 | 标准稠度需水量(ml) | 超缓凝剂 | 掺量(％) | 初凝时间(min) | 终凝时间(min) |
| 1 | 水泥1 | 138 | 实施例1 | 0 | 105 | 170 |
| 2 | 0.5 | 1100 | 1260 | |||
| 3 | 水泥2 | 135 | 0 | 165 | 245 | |
| 4 | 0.5 | 1130 | 1320 | |||
| 5 | 水泥3 | 141 | 0 | 175 | 245 | |
| 6 | 0.5 | 1200 | 1320 | |||
| 7 | 水泥4 | 132 | 0 | 150 | 215 | |
| 8 | 0.5 | 1180 | 1290 | |||
| 9 | 水泥5 | 127 | 0 | 200 | 320 | |
| 10 | 0.5 | 1215 | 1380 |
表2说明该发明的超缓凝剂与不同品牌的普通硅酸盐水泥适应性好，无异常凝结。
3.进行混凝土实验，混凝土配合比见表3，性能见表4。
表3.混凝土配合比设计
| 编号 | 超缓凝剂 掺量(％) | 水泥(Kg) | 砂(Kg) | 石子(Kg) | 水(Kg) |
| 1 | --- 0 | 330 | 690 | 1280 | 185 |
| 2 | 实施例1 0.5％ | 330 | 690 | 1280 | 185 |
| 3 | 实施例2 0.5％ | 330 | 690 | 1280 | 185 |
| 4 | 实施例3 0.5％ | 330 | 690 | 1280 | 185 |
| 5 | 实施例4 0.5％ | 330 | 690 | 1280 | 185 |
表4.混凝土性能表
| 编号 | 坍落度(mm) | 凝结时间(h) | 强度(MPa) | ||
| 7(d) | 14(d) | 28(d) | |||
| 1 | 75 | 6.3 | 21.3 | 27.8 | 35.2 |
| 2 | 80 | 24.0 | 21.8 | 29.9 | 39.1 |
| 3 | 80 | 28.5 | 20.9 | 27.3 | 38.7 |
| 4 | 85 | 41.3 | 19.3 | 28.1 | 39.4 |
| 5 | 80 | 48.5 | 18.9 | 26.5 | 39.0 |
表3和表4说明，采用本发明的超缓凝剂配制的混凝土，经过长时间缓凝后，早期强度虽略有降低，后期强度却有不同程度的提高。
Claims (9)
1.一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于其组分及重量百分数为；
磷酸盐 20～35％
膦丁烷三羧酸 4～20％
水 45～76％。
2.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于所述的磷酸盐为三聚磷酸钠或二聚磷酸钠或磷酸钠或六偏磷酸钠。
3.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 35％
膦丁烷三羧酸 4％
水 61％。
4.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 30％
膦丁烷三羧酸 10％
水 60％。
5.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 25％
膦丁烷三羧酸 16％
水 59％。
6.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
三聚磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 20％
水 60％。
7.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
二聚磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 4％
水 76％。
8.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
磷酸钠 35％
膦丁烷三羧酸 20％
水 45％。
9.按照权利要求1所述的一种水泥混凝土复合超缓凝剂，其特征在于一种水泥混凝土复合超缓凝剂的组分及重量百分数为：
六偏磷酸钠 20％
膦丁烷三羧酸 20％
水 60％。
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