CN103723948A - 一种钢管顶升自密实混凝土专用减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，该减水剂由下列组分按重量比配制而成：聚酯类聚羧酸母液：150-300份；聚醚类聚羧酸母液：100-200份；消泡剂：0.2-1份；引气剂：1-10份；增粘剂：20-50份；亚硝酸钠：100-200份；葡萄糖酸钠：50-80份；水：160-580份；所述消泡剂为高碳醇类消泡剂；所述引气剂烷基或烷基芳烃磺酸类；所述增粘剂为水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂。采用本发明技术方案，其产生的有益效果是保证钢管混凝土的5小时流动性不损失，在混凝土浇筑前后，扩展度达到500mm所用时间在6S之内；扩展度≧700mm；混凝土过V型漏斗的时间在18S之内；混凝土含气量在顶升前后都保持3%-5%的含气量，并且没有泵送损失；对钢管顶升混凝土有减缩性，有效的补充混凝土的收缩。

Description

一种钢管顶升自密实混凝土专用减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及对钢管顶升自密实混凝土专用聚羧酸减水剂的制备方法。 

背景技术

普通混凝土的浇筑都是由上而下的浇筑，而顶升混凝土则是混凝土浇筑采用由下而上逆推挤压顶升施工，混凝土在钢管中顶升过程中，由于压力较大，混凝土容易出现离析泌水、混凝土发散、含气量增大而影响强度。因为这种顶升混凝土的施工特殊性，所以对于钢管顶升混凝土的各种原材料都有特殊要求。 

在混凝土泵送顶升浇筑作业过程中，不可进行外部振捣，因此泵送过程中泵压比较大，当钢管中泵压大时混凝土的泵损比较大，顶升混凝土配合比设计是以满足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，减少混凝土收缩，强度、均匀性和凝聚性均优于普通同强度等级的塑性混凝土的方式对比试验进行的。为了达到顶升混凝土各种性能，外加剂是顶升混凝土的核心，外加剂的加入可使混凝土泌水率减小，含气量增加，和易性改善，不仅使混凝土满足泵送要求，而且也解决了泵送过程中由于泵压过大而导致的混凝土泵损问题。 

公开号为CN101012114的专利公开了一种自密实混凝土专用外加剂，文中提到此外加剂可以用作钢管混凝土顶升法施工，其制备外加剂用到的材料为萘磺酸盐甲醛高级缩合物，此物质在合成过程中用到对人体有害的工业萘和甲醛，在房屋建成以后，混凝土中仍会释放出甲醛等有害物质。 

近年来混凝土外加剂的生产已经朝着高性能，无污染方向发展。聚羧酸高性能减水剂具有梳型分子结构，与传统的甲醛缩合类减水剂（萘系、脂肪族）相比聚羧酸高性能减水剂主要有以下几方面优点： 

①所用原材料没有工业萘、甲醛、丙酮等有毒物质，在生产过程中也是没有废水、废液、废气排放，属于绿色生产。 

②高减水率，通常可达到30%-40%，比传统减水剂高出10%-20%的减水率。 

③低掺量，聚羧酸减水剂对混凝土中胶材的折固掺量为0.15%-0.3%之间。 

④保坍型性能好，聚羧酸减水剂有着优异的保坍性能，现在合成的缓释型减水剂具有随时间增加缓慢释放的效果，可保证3-5小时混凝土无损失。 

⑤早期强度高，掺加聚羧酸减水剂可显著地提高混凝土的早期强度，混凝土3天强度 可达92%。 

⑥具有减缩性，本外加剂通过降低空隙内溶液的气—液界面张力，减缓蒸发，使毛细管附加压力减小而达到抑制自收缩、减少裂缝产生的效果。 

聚羧酸减水剂相对于传统减水剂是绿色无污染的产品，而且具有各方面优良性能，在钢管顶升混凝土施工过程中选用聚羧酸减水剂，能保证混凝土在施工过程中不离析、包裹性好、不泌水、补偿混凝土的收缩。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的、效果好、提高钢管混凝土的性能，且成本低的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该钢管顶升自密实混凝土专用外加剂由下列组分按重量比配制而成： 

聚酯类聚羧酸母液：150-300份； 

聚醚类聚羧酸母液：100-200份； 

消泡剂：0.2-1份； 

引气剂：1-10份； 

增粘剂：20-50份； 

亚硝酸钠：100-200份； 

葡萄糖酸钠：50-80份； 

水：160-580份； 

所述消泡剂为高碳醇类消泡剂；所述引气剂烷基和烷基芳烃磺酸类；所述增粘剂为水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂。 

在上述技术方案中，聚酯类聚羧酸母液（即聚酯类聚羧酸减水剂）和聚醚类聚羧酸母液（即聚醚类聚羧酸减水剂）均为市售母液，具体指标为减水率≧25%，碱含量≦1.2%，固含量在40%左右，聚酯类聚羧酸和聚醚类聚羧酸减水剂不仅分散水泥等胶凝材料，改善混凝土的和易性，而且保证了混凝土泵送过程中没有泵损。 

消泡剂为在水体系里是有效的高碳醇类消泡剂，此消泡剂为强疏水弱亲水的线型分子，在制备外加剂过程中会有不稳定大气泡产生，不稳定大气泡会不仅会降低混凝土强度，而且也会造成泵送过程中的泵送损失，加入水溶性高碳醇类消泡剂，因为这些物质一般表面张力的降低仅限于泡沫的局部，而泡沫周围的表面张力几乎没有变化，表面张 力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸，最后破裂，这种作用可以有效的消除不稳定的大气泡。 

引气剂为烷基和烷基芳烃磺酸类，在此类引气剂掺量下，混凝土含气量能控制在3%-5%。这类引气剂使混凝土在拌和过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡，这种微小稳定的气泡改善混凝土坍落度、流动性和可塑性，减少混凝土泌水和离析，提高混凝土的均质性及和易性。 

增粘剂选用水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂，在混凝土泵送前后会出现泌水、离析，增粘剂的加入可以提高混凝土的粘聚力和粘结性，减少材料组分的分离率，提高匀质性、和易性、调节混凝土的凝结时间。 

亚硝酸钠为市售产品，最好是纯度≧98.5%。亚硝酸钠的加入是为了加速早期水泥水化速度，促进混凝上早期强度的发展，但是不会对混凝土的后期的强度产生影响。 

葡萄糖酸钠为市售产品，最好是纯度≧98%，氯化物≦0.05%，硫酸盐≦0.05%。葡萄糖酸钠的加入是为了延长混凝土2～4小时的保塑性，葡萄糖酸钠不仅有减水性，而且具有抗泥性，调节混凝土的和易性。 

采用上述技术方案的钢管顶升混凝土专用聚羧酸系减水剂具有下列优点： 

1、保证钢管混凝土的5小时流动性不损失，在混凝土浇筑前后，扩展度达到500mm所用时间在6S之内；扩展度≧700mm；混凝土过V型漏斗的时间在18S之内。 

2、混凝土含气量在顶升前后都保持3%-5%的含气量，并且没有泵送损失。 

3、本减水剂对钢管顶升混凝土有减缩性，有效的补充混凝土的收缩。 

4、该聚羧酸减水剂与传统的萘系减水剂和脂肪族减水剂相比，该聚羧酸减水剂不含任何有毒物质，生产过程中无任何三废排放，属于环境友好型产品。 

5、该聚羧酸减水剂与传统减水剂相比，不仅大大提高了钢管混凝土的性能，而且成本上也比传统减水剂低，可以获得更大的经济效益。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液150份；聚醚类聚羧酸母液100份；消泡剂0.2份；引气剂1份；增粘剂20份；亚硝酸钠100份；葡萄糖酸钠50份；水160份。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液300份；聚醚类聚羧酸母液200份；消泡剂1份；引气剂10份；增粘剂50份；亚硝酸钠200份；葡萄糖酸钠80份；水580份。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液160份；聚醚类聚羧酸母液140份；消泡剂0.5份；引气剂4份；增粘剂30份；亚硝酸钠120份；葡萄糖酸钠53份；水520份。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液180份；聚醚类聚羧酸母液120份；消泡剂0.5份；引气剂4份；增粘剂30份；亚硝酸钠100份；葡萄糖酸钠53份；水540份。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液200份；聚醚类聚羧酸母液140份；消泡剂0.5份；引气剂6份；增粘剂30份；亚硝酸钠80份；葡萄糖酸钠51份；水520份。 

进一步的改进在于，聚酯类聚羧酸母液210份；聚醚类聚羧酸母液130份；消泡剂0.5份；引气剂6份；增粘剂20份；亚硝酸钠80份；葡萄糖酸钠52份；水520份。 

本发明还提供一种钢管顶升混凝土专用减水剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤： 

（1）向搅拌罐中加入聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入聚醚类聚羧酸减水剂，加入水，打开搅拌； 

（2）待上述步骤（1）中的混合物搅拌均匀后，加入高碳醇类消泡剂，并搅拌10分钟； 

（3）加入水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂、亚硝酸钠、葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟； 

（4）加入烷基或烷基芳烃磺酸类引气剂搅拌10分钟，得到产品。 

得到产品为棕色微粘液体，液体含有细微气泡，密度比水略大。 

具体实施方式

实例1 

向搅拌罐中加入160份40%博特PVC-V聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入140份40%飞龙JML-8聚醚类聚羧酸减水剂，加入520份水，打开搅拌，待搅拌均匀后加入0.5份竹本油脂AE-200消泡剂并搅拌10分钟，加入30份宏业九州M2增粘剂、120份亚硝酸钠、53份葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟后，加入4份AFK-2引气剂搅拌10分钟后得到产品1。 

实例2 

向搅拌罐中加入180份40%博特PVC-IV聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入120份40%维鼎WD-2聚醚类聚羧酸减水剂，加入540份水，打开搅拌，待搅拌均匀后加入0.5份触媒SFL-1消泡剂并搅拌10分钟，加入30份宏业九州M2增粘剂、100份亚硝酸钠、53份葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟后，加入4份铁建圣洁TJ-2引气剂搅拌10分钟后得到产品2。 

实例3 

向搅拌罐中加入200份40%邦福德SS-100聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入140份40%博特PVC-II聚醚类聚羧酸减水剂，加入520份水，打开搅拌，待搅拌均匀后加入0.5份 AE-200消泡剂并搅拌10分钟，加入30份铁建圣洁TJZ-1增粘剂、80份亚硝酸钠、51份葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟后，加入6份铁建圣洁TJ-1引气剂搅拌10分钟后得到产品3。 

实例4 

向搅拌罐中加入210份40%邦福德SS-100聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入130份40%飞龙JML-7聚醚类聚羧酸减水剂，加入520份水，打开搅拌，待搅拌均匀后加入0.5份触媒SFL-1消泡剂并搅拌10分钟，加入20份铁建圣洁TJZ-1增粘剂、80份亚硝酸钠、52份葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟后，加入6份AFK-2引气剂搅拌10分钟后得到产品4。 

上述只是例举优选的4个实施例，本领域技术人员可以合理预测到的是，各物质的选择在本发明限定的其他数值范围内也是可以实施的。 

水泥和砂石料的选择 

根据当地水泥的供应情况，水泥选用海螺股份有限公司白马山水泥厂旋窑生产的42.5普通硅酸盐水泥，其化学和矿物组成如表2所示。 

表1水泥的化学和矿物组成(%) 

粉煤灰：一级粉煤灰，不可为磨细灰 

细集料：细集料为中砂，细度模数2.6～3.0，含泥量＜3%。 

粗集料：粒度5～20mm连续级配碎石，压碎指标值＜10%，针片状指标值＜10%。 

表2为实例混凝土数据 

按照此混凝土配比，需要对混凝土测定如下指标：初始扩展度为500mm需要的时间，记为T500；初始最大扩展度；含气量；通过V型漏斗需要时间；混凝土通过U型仪高度差；5小时后T500；5小时后最大扩展度；5小时后含气量；5小时后通过V型漏斗需要时间；5小时后混凝土通过U型仪高度差。 

表3对混凝土测定如下指标数据 

通过上述表3实验数据可知，按照本专利所提供的配方生产的顶升自密实混凝土专用外加剂使混凝土初始状态达到一级自密实混凝土状态，5小时后混凝土基本没有损失，各项指标仍然达到一级自密实混凝土状态。通过数据得知，专用外加剂可以使混凝土和易性、包裹性、扩展度等性能达到优质指标，保证顶升自密实混凝土的施工要求。 

Claims (9)

1.一种钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，该减水剂由下列组分按重量比配制而成：

聚酯类聚羧酸母液：150-300份；

聚醚类聚羧酸母液：100-200份；

消泡剂：0.2-1份；

引气剂：1-10份；

增粘剂：20-50份；

亚硝酸钠：100-200份；

葡萄糖酸钠：50-80份；

水：160-580份；

所述消泡剂为高碳醇类消泡剂；所述引气剂烷基或烷基芳烃磺酸类；所述增粘剂为水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂。

2.根据权利要求1所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，所述聚醚类聚羧酸母液的固含量为40%，所述聚醚类聚羧酸母液的固含量为40%。

3.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液150份；聚醚类聚羧酸母液100份；消泡剂0.2份；引气剂1份；增粘剂20份；亚硝酸钠100份；葡萄糖酸钠50份；水160份。

4.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液300份；聚醚类聚羧酸母液200份；消泡剂1份；引气剂10份；增粘剂50份；亚硝酸钠200份；葡萄糖酸钠80份；水580份。

5.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液160份；聚醚类聚羧酸母液140份；消泡剂0.5份；引气剂4份；增粘剂30份；亚硝酸钠120份；葡萄糖酸钠53份；水520份。

6.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液180份；聚醚类聚羧酸母液120份；消泡剂0.5份；引气剂4份；增粘剂30份；亚硝酸钠100份；葡萄糖酸钠53份；水540份。

7.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液200份；聚醚类聚羧酸母液140份；消泡剂0.5份；引气剂6份；增粘剂30份；亚硝酸钠80份；葡萄糖酸钠51份；水520份。

8.根据权利要求2所述的钢管顶升自密实混凝土专用减水剂，其特征在于，聚酯类聚羧酸母液210份；聚醚类聚羧酸母液130份；消泡剂0.5份；引气剂6份；增粘剂20份；亚硝酸钠80份；葡萄糖酸钠52份；水520份。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述钢管顶升自密实混凝土专用减水剂的方法，包括以下步骤：

（1）向搅拌罐中加入40%聚酯类聚羧酸减水剂，然后加入40%聚醚类聚羧酸减水剂，加入水，打开搅拌；

（2）待上述步骤（1）中的混合物搅拌均匀后，加入高碳醇类消泡剂，并搅拌10分钟；

（3）加入水溶性的聚丙烯酸酯类增粘剂、亚硝酸钠、葡萄糖酸钠继续搅拌20分钟；

（4）加入烷基或烷基芳烃磺酸类引气剂搅拌10分钟，得到产品。