CN103030329B - 城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，涉及城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂及其制备方法和用途。该增强型外加剂由包含以下重量百分比的减水、增强和杂质屏蔽等功能组分制成：聚羧酸系减水剂0~50%，萘系高效减水剂0～50%，密胺树脂系减水剂0～50%，脂肪族高效减水剂0～50%，木质素磺酸盐10～50%，葡萄糖酸钠0.1～5%，十二烷基硫酸钠0.1～5%，水玻璃0.1～10%，甲基硅酸钾0.1～10%，硫氰酸钠0.1~10%，偏磷酸钠0.1~10%和水10～65%。此外，本发明还公开了上述增强剂的制备方法及用途。本发明所用原料来源广泛、生产方法简单、生产效率高、使用效果显著、适合工业化大批量生产。

Description

城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂（以下简称增强剂）及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，随着城市建设的发展，产生大量的城市建筑垃圾，其中包括大量的废弃混凝土。巨量的废弃混凝土除处理费用惊人外，还需要占用大量的空地存放，污染环境，浪费耕地，成为城市的一大公害，由此引发的环境问题十分突出。因此如何合理处理这些建筑垃圾已经引起了政府部门和公众的普遍关注。同时，随着对天然砂石的不断开采，天然骨材资源亦趋于枯竭，且其开采的运输能耗与费用惊人，对生态环境的破坏也十分严重。如果能够使建筑垃圾资源化，应用于建筑工程，则既能减少环境污染，又能节约自然资源。这将同时带来社会效益、经济效益和环保效益，被认为是发展绿色混凝土、实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。

一般将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料称为再生骨料或再生混凝土骨料，而把利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土叫做再生混凝土。显然，再生混凝土的开发和应用，一方面可大量利用废弃的混凝土，经处理后作为循环再生骨料来替代天然骨料，从而减少建筑业对天然骨料的消耗；另一方面再生混凝土的开发应用还从根本上解决了天然骨料日益匮乏及大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化等问题，保证了人类社会的可持续发展。

但是再生骨料由于其砂浆含量高，导致的表观密度低、吸水率高、泥粉等杂质含量高等特点，使得其在实际生产混凝土的过程中表现出工作性能变差，力学性能不佳。通常的生产方法为增加用水量或者对于骨料进行预湿，但是不能从根本上解决再生骨料的使用问题。因此发明再生混凝土的专用外加剂对于再生骨料混凝土的生产至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷而提供一种城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂（以下简称增强剂）及其制备方法及用途。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

在本发明的一方面，提供一种城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂（以下简称增强剂），该增强剂由聚羧酸类减水剂、萘系高效减水剂、密胺树脂系减水剂、脂肪族高效减水剂、木质素磺酸钠、葡萄糖酸钠、十二烷基硫酸钠、水玻璃、甲基硅酸钾、硫氰酸钠、偏磷酸钠、水组成，各组分的重量百分比如下：

优选地，所述的聚羧酸系减水剂可以为聚丙烯酸醚类聚合物。

优选地，所述的萘系高效减水剂可以为β-萘磺酸盐甲醛缩合物。

优选地，所述的密胺树脂系减水剂可以为磺化三聚氰胺甲醛树脂。

优选地，所述的脂肪族高效减水剂可以为水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物。

优选地，所述的木质素磺酸盐可选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或木质素磺酸镁。

优选地，本发明一种城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂，由包含以下重量百分比的组分制成：

所述的聚羧酸系减水剂的重量百分比优选为5~40%；

所述的萘系高效减水剂的重量百分比优选为5～40%；

所述的密胺树脂系减水剂的重量百分比优选为5～30%；

所述的脂肪族高效减水剂的重量百分比优选为10～40%；

所述的木质素磺酸盐的重量百分比优选为10～40%；

所述的葡萄糖酸钠的重量百分比优选为0.1～3%；

所述的十二烷基硫酸钠的重量百分比优选为0.1～3%；

所述的水玻璃优选为1～10%；

所述的甲基硅酸钾优选为1～10%；

所述的硫氰酸钠为0.1～3%；

所述的偏磷酸钠为1～10%；

所述的水为10-65%。

本发明的增强剂为液体。所述的增强剂的含固量为20～50%（含固量为液体试剂中含有的固体量，含固量＝干燥恒重/物料原重×100％）。

所述的增强剂的减水率为10～30%。减水率指在混凝土塌落度基本相同时，不掺减水剂的混凝土和掺有减水剂的受检混凝土单位用水量之差与不掺减水剂混凝土单位用水量之比。

所述的增强剂的强度提升系数为5~25%。增强剂的强度提升系数指：除外加剂外，混凝土配合比与塌落度基本相同时，掺普通外加剂的混凝土和掺增强剂的受检混凝土抗压强度之差与掺普通外加剂混凝土抗压强度之比。

所述的增强剂的杂质屏蔽效果为屏蔽泥质含量5~10%的负面效果（骨料中泥质含量分别为5~10%与泥质含量小于5%时，混凝土配合比相同时塌落度与抗压强度等性能基本相同）。

在本发明的另一方面，提供一种上述增强剂的制备方法，包含以下步骤：

（1）按上述配比称取各组分原料；

（2）将上述各组分原料搅拌均匀，得到增强剂。

所述的步骤（2）中的搅拌温度为20～80℃。

所述的步骤（2）中的搅拌速度为10～2000转/分钟。

所述的步骤（2）中的搅拌时间为1～30分钟。

在本发明的另一方面，提供一种上述增强剂在制备城市垃圾再生混凝土中的应用。所述的增强剂的添加量为城市垃圾再生混凝土中胶凝材料总重量的0.5～5.0%。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、疏水作用。本发明的增强剂可以产生疏水效果，降低再生骨料的吸水作用，有利于混凝土和易性的形成保持和力学性能的发展。

2、低引气量。本发明的增强剂有较低的引气量，在保证混凝土的性能基础上，仅引入少量气体，以适应再生骨料的高孔隙率，降低总的孔隙率，相对提升了混凝土力学性能。

3、高减水率。本发明的高效增强剂有较高的减水率，高表面活性及分散效果，减少拌合用水量，降低因再生骨料吸水作用带来的总用水量提升，降低水胶比，拌制的混凝土具有大的坍落度同时低坍落度损失，不离析、不泌水，提高了强度。

4、辅助增强效果。本发明的增强剂对水泥及掺合料有显著的早强增强作用，具有较高的强度比，可以起到辅助增强效果，以适应再生骨料强度低的特点。

5、杂质屏蔽效果。本发明的增强剂对于再生骨料中含量较高的泥砂有屏蔽作用，可有效降低因泥砂含量高带来的需水量高、坍落度损失大、强度低等不良效果。

6、本发明所用原料来源广泛、生产方法简单、生产效率高、使用效果显著、适合工业化大批量生产。

具体实施方式

实施例1

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物0g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物5g、磺化三聚氰胺甲醛树脂5g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物0g、木质素磺酸钙20g、葡萄糖酸钠：0.1g、十二烷基硫酸钠：0.1g、水玻璃：1g、甲基硅酸钾：1g、硫氰酸钠：0.1g、偏磷酸钠：1g、水66.7g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度40℃，搅拌速度10转/分钟，搅拌时间30分钟。

实施例2

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物0g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物40g、磺化三聚氰胺甲醛树脂5g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物10g、木质素磺酸钙0g、葡萄糖酸钠：0.5g、十二烷基硫酸钠：0.5g、水玻璃：5g、甲基硅酸钾：10g、硫氰酸钠：1g、偏磷酸钠：5g、水23g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度20℃，搅拌速度1300转/分钟，搅拌时间1分钟。

实施例3

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物0g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物0g、磺化三聚氰胺甲醛树脂10g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物40g、木质素磺酸钙10g、葡萄糖酸钠：3g、十二烷基硫酸钠：3g、水玻璃：10g、甲基硅酸钾：0.5g、硫氰酸钠：3g、偏磷酸钠：10g、水10.5g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度80℃，搅拌速度500转/分钟，搅拌时间10分钟。

实施例4

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物（采用上海三瑞化工的产品聚丙烯酸醚类塑化剂VIVID600）5g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物0g、磺化三聚氰胺甲醛树脂30g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物20g、木质素磺酸钠10g、葡萄糖酸钠：1g、十二烷基硫酸钠：0.5g、水玻璃：1g、甲基硅酸钾：1g、硫氰酸钠：0.5g、偏磷酸钠：3g、水27g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度40℃，搅拌速度1300转/分钟，搅拌时间5分钟。

实施例5

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物（采用上海三瑞化工的产品聚丙烯酸醚类塑化剂VIVID600）30g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物0g、磺化三聚氰胺甲醛树脂0g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物30g、木质素磺酸钙20g、葡萄糖酸钠：0.5g、十二烷基硫酸钠：1g、水玻璃：0.5g、甲基硅酸钾：0.5g、硫氰酸钠：0.5g、偏磷酸钠：1g、水16g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度40℃，搅拌速度1300转/分钟，搅拌时间5分钟。

实施例6

（1）按下列配比称取各组分原料：聚丙烯酸醚类聚合物（采用上海三瑞化工的产品聚丙烯酸醚类塑化剂VIVID600）40g、β-萘磺酸盐甲醛缩合物0g、磺化三聚氰胺甲醛树脂15g、水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物0g、木质素磺酸钙20g、葡萄糖酸钠：2g、十二烷基硫酸钠：0.5g、水玻璃：5g、甲基硅酸钾：5g、硫氰酸钠：1.5g、偏磷酸钠：3g、水8g；

（2）将上述各组分原料混合均匀：搅拌温度40℃，搅拌速度2000转/分钟，搅拌时间5分钟。

试验例

对C30泵送混凝土，掺加以上各实施例增强剂的再生混凝土的工作性能和强度见下表1。增强剂按胶凝材料总量重量比计算：

表1

表1表明：使用了本发明的增强剂，建筑垃圾再生混凝土的工作、力学性能有明显改善，尤其是对于降低因再生骨料的吸水、泥砂含量高等特性导致工作性能、经时损失的降低十分显著。同时对强度有一定程度的提高。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种城市垃圾再生混凝土用增强型外加剂，其特征在于：由包含以下重量百分比的组分制成：

其中，聚羧酸系减水剂、萘系高效减水剂、密胺树脂系减水剂和脂肪族高效减水剂的重量百分比不能同时为0。

2.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的聚羧酸系减水剂为聚丙烯酸醚类聚合物。

3.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的萘系高效减水剂为β-萘磺酸盐甲醛缩合物。

4.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的密胺树脂系减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂。

5.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的脂肪族高效减水剂为水溶性磺化丙酮-甲醛缩聚物。

6.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的木质素磺酸盐选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或木质素磺酸镁。

7.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：由包含以下重量百分比的组分制成：

聚羧酸系减水剂为5～40%；

萘系高效减水剂为5～40%；

密胺树脂系减水剂为5～30%；

脂肪族高效减水剂为10～40%；

木质素磺酸盐为10～40%；

葡萄糖酸钠为0.1～3%；

十二烷基硫酸钠为0.1～3%；

水玻璃为1～10%；

甲基硅酸钾为1～10%；

硫氰酸钠为0.1～3%；

偏磷酸钠为1～10%；

水为10-65%；

以上各组分百分比之和为100%。

8.根据权利要求1所述的增强型外加剂，其特征在于：所述的增强型外加剂的含固量为20～50%；所述的增强型外加剂的减水率为10～30%；所述的增强型外加剂的强度提升系数为5～25%；所述的增强型外加剂的杂质屏蔽效果为屏蔽泥粉杂质含量5～10%的负面效果。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的增强型外加剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

（1）按权利要求1所述的配比称取各组分原料；

（2）将上述各组分原料搅拌均匀，得到增强剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中的搅拌温度为20～80℃；所述的步骤（2）中的搅拌速度为10～2000转/分钟；所述的步骤（2）中的搅拌时间为1～30分钟。

11.一种如权利要求1-8中任一项所述的增强型外加剂在制备城市垃圾再生混凝土中的应用。

12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于：所述的增强型外加剂的添加量为城市垃圾再生混凝土中胶凝材料总重量的0.5～5.0%。