CN102659374A - 一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂 - Google Patents

一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂 Download PDF

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李斌斌
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Abstract

本发明公开了一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂，含有10%～70%（重量）的活性硅、10%～70%的硫酸盐、10%～60%的氧化钙、0.5%～2%的表面活性剂和1%～5%的无机物添加剂。在混凝土及水泥制品的生产过程中加入本发明所述活性增效剂可以仅通过常压蒸汽养护，而无需高压蒸汽养护即可使产品达到设计性能要求，从而缩短半成品到成品的时间，提高生产效率；同时在产品中掺入本发明所述活性增效剂可以提高成品在硫酸盐侵蚀、氯离子渗透、抗冻等方面的耐久性能。当被应用于混凝土及水泥制品中，必将带来巨大经济效益和社会效益。

Description

一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂
技术领域
本发明主要涉及混凝土及水泥制品等建筑材料的领域。
背景技术
混凝土及水泥制品是建筑、桥梁、道路等工程中用量最大的建筑材料之一。在人类生存的空间中它们起着美化环境、结构支撑的作用。水泥制品包含了各式各样的装饰材料、内外墙体材料等。水泥预制构件则包含了桩基工程中大量使用的PHC混凝土桩，各种桥梁、铁路的结构构件。由此可见其用途之广，作用之大。
在混凝土及水泥制品的生产过程中，均需经过在一定条件下的养护过程。根据不同生产条件和客户需求，主要有以下几种养护方法：1.自然养护2.常压蒸汽养护3.常压蒸汽养护+高压蒸汽养护。三种养护方式虽最后均可达到产品最终设计性能要求。但第一种养护方式相对周期较长，第三种养护方式所需的高压设备成本较高。第二种养护方式虽周期较短，成本较低，但往往很难使成品达到设计要求，必须要对产品的配方及养护工艺进行不断的优化改进。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于混凝土、水泥及水泥制品的活性增效剂，包括的各组分的重量百分比分别为：10％～70％的活性硅、10％～70％的硫酸盐、10％～60％的氧化钙、0.5％～2％的表面活性剂和1％～5％的无机物添加剂。
作为优选，所述活性硅为微硅粉、超细粉煤灰、硅灰中一种或两种以上的混合物。
作为优选，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。
作为优选，所述阴离子表面活性剂为氨基酸型阴离子表面活性剂。
作为优选，所述硫酸盐为天然磨细石膏和脱硫石膏中的一种，或者是两者的混合物。
作为优选，所述无机物添加剂为硅酸盐及碳酸盐的混合物。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：在混凝土及水泥制品的生产过程中加入本发明所述活性增效剂可以仅通过常压蒸汽养护，而无需高压蒸汽养护即可使产品达到设计性能要求，从而缩短半成品到成品的时间，提高生产效率；同时在产品中掺入本发明所述活性增效剂可以提高成品在硫酸盐侵蚀、氯离子渗透、抗冻等方面的耐久性能。当被应用于混凝土及水泥制品中，必将带来巨大经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合附表和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种高性能活性增效剂，由多种组份均匀复合而成。各组分按重量百分比其配比分别为：10％的微硅粉、70％的天然磨细石膏、14％的高活性氧化钙、1％的N酰基十二烷基肌氨酸钠、5％的硅酸盐。对该复合配比的高活性增效剂及其应用进行以下性能测试。
一、利用活性增效剂改善水泥浆体流动性和砂浆强度的试验
在500g的P·II52.5级水泥中，加入150g的水，并加入7.5g的萘系减水剂，从而获得水胶比为0.30的基准水泥浆；然后将基准水泥浆中的水泥用活性增效剂分别取代15％、30％和45％的重量，从而得到四种水泥浆，并对该四种水泥浆进行测试。表1是四种水泥浆的流动性能。
表1
Figure BDA0000153223640000021
从表1可知，随着活性增效剂取代量的提高，其流动度、减水量也在提高，说明其自身具有良好的减水性能。
以15％、30％、45％活性增效剂等量取代水泥配制砂浆，使砂浆流动性大体相同，同时比对其3d、7d、28d强度，具体如表2所示。
表2
Figure BDA0000153223640000022
Figure BDA0000153223640000031
从表2可知，随着活性增效剂取代量的提高，胶砂前期强度得到显著提升，且28d强度远高于基准胶砂强度。
二、活性增效剂在混凝土中的应用实验
设计C40标号混凝土，要求其塌落度140～180mm。混凝土配合比及相关指标如表3所示。
表3
Figure BDA0000153223640000032
从表3可知，将30％的水泥替换成活性增效剂后，用水量降低23kg/m3，且强度发展迅速，自然养护14d强度已达到设计要求。
在预应力高强混凝土管桩中的应用，混凝土强度等级C80，塌落度30～50mm。混凝土配合比及相关指标如表4所示。
表4
Figure BDA0000153223640000033
从表4可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂取代20％水泥后，其用水量降低24kg/m3，大大降低了水胶比。经过一次常压蒸汽养护后，添加了高性能活性增效剂的混凝土即达到C80的等级要求。且其后期强度持续增长，3d强度与经高压蒸汽养护的混凝土强度持平。故此高性能活性增效剂可在预应力高强混凝土管桩中得到生产应用。三、添加活性增效剂的混凝土耐久性能实验
以C80等级混凝土为例，将其中的水泥用活性增效剂分别取代20％和40％的重量后，对三者进行耐久性能试验，测试结果如表5所示。
表5
Figure BDA0000153223640000041
从表5可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂分别取代20％、40％水泥后，其强度及耐久性指标更优于普通高强混凝土。
实施例2：
一种高性能活性增效剂，由多种组份均匀复合而成。各组分按重量百分比其配比分别为：50％的超细粉煤灰、10％的天然磨细石膏、20％的脱硫石膏、15％的高活性氧化钙、1％的N月桂酰基甘氨酸钾、4％的无机物。对该复合配比的高活性增效剂及其应用进行以下性能测试。
一、利用活性增效剂改善水泥浆体流动性和砂浆强度的试验
在500g的P·II52.5级水泥中，加入150g的水，并加入7.5g的萘系减水剂，从而获得水胶比为0.30的基准水泥浆；然后将基准水泥浆中的水泥用活性增效剂分别取代15％、30％和45％的重量，从而得到四种水泥浆，并对该四种水泥浆进行测试。表1是四种水泥浆的流动性能。表1
Figure BDA0000153223640000042
从表1可知，随着活性增效剂取代量的提高，其流动度、减水量也在提高，说明其自身具有良好的减水性能。
以15％、30％、45％活性增效剂等量取代水泥配制砂浆，使砂浆流动性大体相同，同时比对其3d、7d、28d强度，具体如表2所示。
表2
Figure BDA0000153223640000051
从表2可知，随着活性增效剂取代量的提高，胶砂前期强度得到显著提升，且28d强度远高于基准胶砂强度。
二、活性增效剂在混凝土中的应用实验
设计C40标号混凝土，要求其塌落度140～180mm。混凝土配合比及相关指标如表3所示。
表3
Figure BDA0000153223640000052
从表3可知，将30％的水泥替换成活性增效剂后，用水量降低23kg/m3，且强度发展迅速，自然养护14d强度已达到设计要求。
在预应力高强混凝土管桩中的应用，混凝土强度等级C80，塌落度30～50mm。混凝土配合比及相关指标如表4所示。
表4
Figure BDA0000153223640000061
从表4可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂取代20％水泥后，其用水量降低24kg/m3，大大降低了水胶比。经过一次常压蒸汽养护后，添加了高性能活性增效剂的混凝土即达到C80的等级要求。且其后期强度持续增长，3d强度与经高压蒸汽养护的混凝土强度持平。故此高性能活性增效剂可在预应力高强混凝土管桩中得到生产应用。三、添加活性增效剂的混凝土耐久性能实验
以C80等级混凝土为例，将其中的水泥用活性增效剂分别取代20％和40％的重量后，对三者进行耐久性能试验，测试结果如表5所示。
表5
Figure BDA0000153223640000062
从表5可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂分别取代20％、40％水泥后，其强度及耐久性指标更优于普通高强混凝土。
实施例3：
一种高性能活性增效剂，由多种组份均匀复合而成。各组分按重量百分比其配比分别为：10％的微硅粉、18％的超细粉煤灰、10％的脱硫石膏、60％的高活性氧化钙、0.5％的N月桂酰基谷氨酸钠、1.5％的无机物。对该复合配比的高活性增效剂及其应用进行以下性能测试。
一、利用活性增效剂改善水泥浆体流动性和砂浆强度的试验
在500g的P·II52.5级水泥中，加入150g的水，并加入7.5g的萘系减水剂，从而获得水胶比为0.30的基准水泥浆；然后将基准水泥浆中的水泥用活性增效剂分别取代15％、30％和45％的重量，从而得到四种水泥浆，并对该四种水泥浆进行测试。表1是四种水泥浆的流动性能。
表1
从表1可知，随着活性增效剂取代量的提高，其流动度、减水量也在提高，说明其自身具有良好的减水性能。
以15％、30％、45％活性增效剂等量取代水泥配制砂浆，使砂浆流动性大体相同，同时比对其3d、7d、28d强度，具体如表2所示。
表2
从表2可知，随着活性增效剂取代量的提高，胶砂前期强度得到显著提升，且28d强度远高于基准胶砂强度。
二、活性增效剂在混凝土中的应用实验
设计C40标号混凝土，要求其塌落度140～180mm。混凝土配合比及相关指标如表3所示。
表3
Figure BDA0000153223640000081
从表3可知，将30％的水泥替换成活性增效剂后，用水量降低23kg/m3，且强度发展迅速，自然养护14d强度已达到设计要求。
在预应力高强混凝土管桩中的应用，混凝土强度等级C80，塌落度30～50mm。混凝土配合比及相关指标如表4所示。
表4
Figure BDA0000153223640000082
从表4可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂取代20％水泥后，其用水量降低24kg/m3，大大降低了水胶比。经过一次常压蒸汽养护后，添加了高性能活性增效剂的混凝土即达到C80的等级要求。且其后期强度持续增长，3d强度与经高压蒸汽养护的混凝土强度持平。故此高性能活性增效剂可在预应力高强混凝土管桩中得到生产应用。
三、添加活性增效剂的混凝土耐久性能实验
以C80等级混凝土为例，将其中的水泥用活性增效剂分别取代20％和40％的重量后，对三者进行耐久性能试验，测试结果如表5所示。
表5
从表5可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂分别取代20％、40％水泥后，其强度及耐久性指标更优于普通高强混凝土。
实施例4：
一种高性能活性增效剂，由多种组份均匀复合而成。各组分按重量百分比其配比分别为：20％的硅灰、30％的超细粉煤灰、25％的脱硫石膏、20％的高活性氧化钙、2％的N月桂酰基甘氨酸钾、3％的无机物。对该复合配比的高活性增效剂及其应用进行以下性能测试。
一、利用活性增效剂改善水泥浆体流动性和砂浆强度的试验
在500g的P·II52.5级水泥中，加入150g的水，并加入7.5g的萘系减水剂，从而获得水胶比为0.30的基准水泥浆；然后将基准水泥浆中的水泥用活性增效剂分别取代15％、30％和45％的重量，从而得到四种水泥浆，并对该四种水泥浆进行测试。表1是四种水泥浆的流动性能。
表1
从表1可知，随着活性增效剂取代量的提高，其流动度、减水量也在提高，说明其自身具有良好的减水性能。
以15％、30％、45％活性增效剂等量取代水泥配制砂浆，使砂浆流动性大体相同，同时比对其3d、7d、28d强度，具体如表2所示。
表2
Figure BDA0000153223640000101
从表2可知，随着活性增效剂取代量的提高，胶砂前期强度得到显著提升，且28d强度远高于基准胶砂强度。
二、活性增效剂在混凝土中的应用实验
设计C40标号混凝土，要求其塌落度140～180mm。混凝土配合比及相关指标如表3所示。
表3
从表3可知，将30％的水泥替换成活性增效剂后，用水量降低23kg/m3，且强度发展迅速，自然养护14d强度已达到设计要求。
在预应力高强混凝土管桩中的应用，混凝土强度等级C80，塌落度30～50mm。混凝土配合比及相关指标如表4所示。
表4
Figure BDA0000153223640000111
从表4可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂取代20％水泥后，其用水量降低24kg/m3，大大降低了水胶比。经过一次常压蒸汽养护后，添加了高性能活性增效剂的混凝土即达到C80的等级要求。且其后期强度持续增长，3d强度与经高压蒸汽养护的混凝土强度持平。故此高性能活性增效剂可在预应力高强混凝土管桩中得到生产应用。
三、添加活性增效剂的混凝土耐久性能实验
以C80等级混凝土为例，将其中的水泥用活性增效剂分别取代20％和40％的重量后，对三者进行耐久性能试验，测试结果如表5所示。
表5
Figure BDA0000153223640000112
从表5可知，在高强混凝土中以高性能活性增效剂分别取代20％、40％水泥后，其强度及耐久性指标更优于普通高强混凝土。
本发明所述的这种高性能活性增效剂，集减水性、高活性、低成本与一体，在混凝土及水泥制品生产过程中，可以替代10％～50％的水泥用量，大大降低用水量，激发胶凝材料的潜在活性，促进其早期强度发展。在自然养护或常压蒸汽养护(免蒸压)条件下，就可快速达到其设计性能要求。很大程度上节约了成本，提高了生产效率，降低了资源、能源的消耗。

Claims (6)

1.一种用于混凝土及水泥制品的活性增效剂，其特征在于：包括的各组分的重量百分比分别为：10%～70%的活性硅、10%～70%的硫酸盐、10%～60%的氧化钙、0.5%～2%的表面活性剂和1%～5%的无机物添加剂。
2.根据权利要求1所述活性增效剂，其特征在于：所述活性硅为微硅粉、超细粉煤灰、硅灰中一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述活性增效剂，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述活性增效剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为氨基酸型阴离子表面活性剂。
5.根据权利要求1所述活性增效剂，其特征在于：所述硫酸盐为天然磨细石膏和脱硫石膏中的一种，或者是两者的混合物。
6.根据权利要求1所述活性增效剂，其特征在于：所述无机物添加剂为硅酸盐及碳酸盐的混合物。
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