CN103936326A - 一种彩色混凝土专用外加剂及其应用及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种彩色混凝土专用外加剂及其应用及使用方法，所述专用外加剂包括：减水分散组分和改性耐久组分；所述减水分散组分，以质量分数计，包括：改性木质素磺酸盐8-20份，聚亚甲基萘磺酸钠15-35份，十二烷基磺酸钠1-5份，水50-70份；所述改性耐久组分，以质量分数计，包括：苯乙烯-马来酰亚胺5-16份、有机硅烷偶联剂15-28份、硬脂酸盐8-20份、可再分散聚合物40-60份，抗老化剂3-7份。本发明所提供的专用外加剂可抑制彩色混凝土返碱、提高混凝土工作性、光泽度及耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种彩色混凝土专用外加剂及其应用及使用方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高，城市的基础设施建设不止满足功能要求，人们更追求自然古朴的生活空间，追求高品位的生活环境，彩色混凝土技术系统因其具有极强的艺术性，环保性，色彩和款式的多样性，便于施工，变化多样，而且低成本和对环境无影响等特点使其在中国有了迅速发展，经过多年发展与完善，该产品在工艺的合理性，专用化学材料的稳定性与环保性以及装饰效果方面已达到了很成熟的水平，适用范围从外发展到室内，从园林造景发展到娱乐、市政、商业和文化设施领域，彩色混凝土装饰材料已在我国大多数城市广泛地取代了传统的地面装饰材料。
然而，在彩色混凝土的施工过程中，由于颜料的颗粒较水泥细、颜料加工性能差等因素，易造成颜料团聚不易分散，而且由于颜料本身及杂质等对外加剂的吸附，导致彩色混凝土的初始坍落度较小及坍落度损失较大，严重影响了彩色混凝土的施工。
现有技术中，外加剂中的减水剂常用聚羧酸系高效减水剂，其对混凝土原材料的要求相对较高，特别是砂石材料的泥土含量使得聚羧酸系高效减水剂与胶凝材料的适应性较差，其成本也相对较高，在实际生产中C60以下混凝土聚羧酸系高效减水剂应用还相对较少。
为此生产厂家经常以增加用水量来提高彩色混凝土坍落度，但这是牺牲混凝土强度为前提。
另外，水泥混凝土中的Ca(OH)2等水化产物通等过毛细管道移动到混凝土表面形成返碱，给彩色混凝土的色泽带来了一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种彩色混凝土专用外加剂及其在制备彩色混凝土中应用及在制备彩色混凝土中的使用方法，所述专用外加剂可抑制彩色混凝土返碱、提高混凝土工作性、光泽度及耐久性。
为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
一种彩色混凝土专用外加剂，包括：减水分散组分和改性耐久组分；所述减水分散组分，以质量分数计，包括：改性木质素磺酸盐8-20份，聚亚甲基萘磺酸钠15-35份，十二烷基磺酸钠1-5份，水50-70份；所述改性耐久组分，以质量分数计，包括：苯乙烯-马来酰亚胺5-16份、有机硅烷偶联剂15-28份、硬脂酸盐8-20份、可再分散聚合物40-60份，抗老化剂3-7份。
其中，所述改性木质素磺酸盐为改性木质素磺酸钠或改性木质素磺酸钙。
另，所述改性木质素磺酸盐分子量在50000-100000之间。
又，所述有机硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
再，所述硬脂酸盐选自硬质酸钠、硬脂酸镁、硬质酸钾中的一种或几种。
且，所述可再分散聚合物选自乙酸乙烯酯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯共聚物、叔碳酸乙烯酯/乙烯共聚物、聚硅氧烷、聚碳硅烷、聚碳硅氧烷、聚亚甲硅基二硅氧烷中的一种或几种。
再，所述抗老化剂为2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮。
同时，本发明还提供一种所述彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的应用。
同时，本发明还提供一种所述彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的使用方法，包括如下步骤：
1) 将砂、混凝土所用颜料、彩色混凝土专用外加剂改性耐久组分加入搅拌机内搅拌30s；
2) 将水泥、石、矿粉等其他胶凝材料加入搅拌机内搅拌30s-60s；
3) 将彩色混凝土专用外加剂减水组分、水加入搅拌机内搅拌30s-60s，制备得彩色混凝土。
其中，所述专用外加剂中减水分散组分掺量为彩色混凝土中胶凝材料重量的1.0%-2.5%，所述改性耐久组分掺量为彩色混凝土中胶凝材料重量的1.0%-3.0%。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
a) 减水分散组分中，通过采用改性木质素磺酸盐、萘系减水剂等表面活性剂复配来改变颜料表面电荷状态来分散均匀颜料，并且改性木质素磺酸盐、萘系减水剂对用颜料和砂中的粘土或泥含量适应性强，减水效果好。另外，硬质酸盐可以和混凝土中水化产物氢氧化钙反应生成碳酸钙，在源头上解决混凝土返碱的问题；
b) 针对普通彩色混凝土所用颜料降低混凝土强度等级的问题，采用有机硅烷偶联剂对颜料进行亲水化处理，改善颜料与水泥石基体的结合强度，从而保证在混凝土着色的同时不降低混凝土的强度；
c) 可再分散聚合物的加入改善了混凝土的工作性使混凝土浆体更加饱满，并填充于混凝土各个贯穿孔隙内有效阻止了混凝土返碱，在混凝土材料不同组分之间起粘结桥的作用，增加了混凝土的抗折强度；
d) 提供所述专用外加剂的使用方法，将砂、混凝土所用颜料、彩色混凝土专用外加剂改性耐久组分等预混30s，可以减少颜料色素结块、团聚的初级粒子，使颜料分散均匀，并且苯乙烯马来酰亚胺及抗老化剂的加入可以提高颜料的耐碱性以及颜料的耐老化性能。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也视为属于本发明的保护范围。
实施例1：
以质量分数计，彩色混凝土专用外加剂配合比为：
减水分散组分：改性木质素磺酸钠8份，聚亚甲基萘磺酸钠30份，十二烷基磺酸钠5份，水57份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.5%。
改性耐久组分：苯乙烯-马来酰亚胺16份、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷15份、硬脂酸钠20份、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物46份，2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮3份。掺量为混凝土胶凝材料重量的2.0%。
彩色混凝土由矿粉、水泥、其他矿物掺合料、水、颜料、混凝土专用外加剂、粗集料、细集料组成。其中胶凝材料为：矿粉、水泥、其他矿物掺合料。
混凝土各组分的配合比为水泥：矿粉：颜料：砂：石：水为280: 100: 20: 745: 1055: 165。其中，颜料取代水泥占胶凝材料总重量的5%，所用颜料为无机颜料氧化铁红和有机颜料偶氮红，分别记做A 颜料和B颜料。
所述彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的使用方法包括如下步骤：
1) 将砂、混凝土所用颜料、所述专用外加剂改性耐久组分加入搅拌机内搅拌30s；
2) 将水泥、石、矿粉等其他胶凝材料加入搅拌机内搅拌30s-60s；
3) 将彩色混凝土专用外加剂减水组分、水加入搅拌机内搅拌30s- 60s制备得彩色混凝土。
其中，步骤1)中将砂、混凝土所用颜料、彩色混凝土专用外加剂改性耐久组分等预混30s，可以减少颜料色素结块、团聚的初级粒子，使颜料分散均匀，并且苯乙烯马来酰亚胺及抗老化剂的加入可以提高颜料的耐碱性以及颜料的耐老化性能，而且对各种颜料适应性强。
实施例2：
以质量分数计，彩色混凝土专用外加剂配合比为：
减水分散组分：改性木质素磺酸钠20份，聚亚甲基萘磺酸钠28份，十二烷基磺酸钠2份，水50份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.0%。
改性耐久组分：苯乙烯-马来酰亚胺8份、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷28份、硬脂酸钠8份、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物49份，2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮7份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.5%。
其余同实施例1。
实施例3
以质量分数计，彩色混凝土专用外加剂配合比为：
减水分散组分：改性木质素磺酸钠20份，聚亚甲基萘磺酸钠15份，十二烷基磺酸钠1份，水64份。掺量为混凝土胶凝材料重量的2.0%。
改性耐久组分：苯乙烯-马来酰亚胺15份、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷18份、硬脂酸钠20份、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物40份，2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮7份。掺量为混凝土胶凝材料重量的3.0%。
其余同实施例1。
实施例4
以质量分数计，彩色混凝土专用外加剂配合比为：
减水分散组分：改性木质素磺酸钠8份，聚亚甲基萘磺酸钠20份，十二烷基磺酸钠2份，水70份。掺量为混凝土胶凝材料重量的2.5%。
改性耐久组分：苯乙烯-马来酰亚胺6份、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷16份、硬脂酸钠13份、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物60份，2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮5份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.0%。
其余同实施例1。
实施例5
以质量分数计，彩色混凝土专用外加剂配合比为：
减水分散组分：改性木质素磺酸钠10份，聚亚甲基萘磺酸钠35份，十二烷基磺酸钠2份，水53份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.5%。
改性耐久组分：苯乙烯-马来酰亚胺10份、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷12份、硬脂酸钠23份、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物50份，2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮5份。掺量为混凝土胶凝材料重量的1.5%。
其余同实施例1。
实施例6
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，用γ-氨丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬质酸镁代替硬质酸钠，用乙酸乙烯酯/乙烯共聚物代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例7
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬脂酸钾代替硬质酸钠，乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯共聚物代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例8
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬脂酸钾代替硬质酸钠，叔碳酸乙烯酯/乙烯共聚物代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例9
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬脂酸钾代替硬质酸钠，聚硅氧烷代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例10
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬脂酸钾代替硬质酸钠，聚碳硅烷代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例11
用改性木质素磺酸钙代替改性木质素磺酸钠，γ-脲基丙基三乙氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，用硬脂酸钾代替硬质酸钠，聚亚甲硅基二硅氧烷代替苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。
其余同实施例1。
实施例12
有机硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷以1:1:1比例混合而成，硬脂酸盐为硬质酸钠、硬脂酸钾、硬质酸镁以2:3:2比例混合而成，可再分散聚合物为乙酸乙烯酯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯共聚物、叔碳酸乙烯酯/乙烯共聚物、聚硅氧烷、聚碳硅烷、聚碳硅氧烷和聚亚甲硅基二硅氧烷以任意比例混合而成。
其余同实施例1。
混凝土性能考核指标按照《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GB/T 50080-2002）和《普通混凝土力学试验方法》（GB/T 50081-2002）执行，7d泡水性实验是将混凝土养护7d后放在水中浸泡10d，紫外老化试验是混凝土养护7d后在25度条件下，紫外线照射10d。本发明实施例1~12制得彩色混凝土具体性能指标与现有技术中彩色混凝土性能指标（即对比例）对比如表1所示。
表1
由表1可知，经使用本发明所提供的彩色混凝土专用外加剂后，所制得的彩色混凝土，与现有技术中，掺有颜料的彩色混凝土相比，在坍落度方面有明显强化，保证施工的正常进行，在混凝土着色的同时不降低混凝土的强度，在长时间泡水实验后，颜色无渗出，从而有效阻止了混凝土返碱，在混凝土材料不同组分之间起粘结桥的作用，增加了混凝土的抗折强度，提高混凝土工作性，同时，长时间紫外线照射后，基本无褪色或较少褪色，保证彩色混凝土的光泽度及耐久性。
本发明通过改性木质素磺酸盐、萘系减水剂等表面活性剂复配来改变颜料表面电荷状态来分散均匀颜料，并且改性木质素磺酸盐、萘系减水剂对用颜料和砂中的粘土或泥含量适应性强，减水效果好。并且硬质酸盐可以和混凝土中水化产物氢氧化钙反应生成碳酸钙，在源头上解决混凝土返碱的问题。针对普通彩色混凝土所用颜料降低混凝土强度等级的问题，我们采用有机硅烷偶联剂对颜料进行亲水化处理，改善颜料与水泥石基体的结合强度，从而保证在混凝土着色的同时不降低混凝土的强度。可再分散聚合物的加入改善了混凝土的工作性使混凝土浆体更加饱满，并填充于混凝土各个贯穿孔隙内有效阻止了混凝土返碱，并在混凝土材料不同组分之间起粘结桥的作用，增加了混凝土的抗折强度。
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。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述专用外加剂包括：
减水分散组分和改性耐久组分；
所述减水分散组分，以质量分数计，包括：改性木质素磺酸盐8-20份，聚亚甲基萘磺酸钠15-35份，十二烷基磺酸钠1-5份，水50-70份；
所述改性耐久组分，以质量分数计，包括：苯乙烯-马来酰亚胺5-16份、有机硅烷偶联剂15-28份、硬脂酸盐8-20份、可再分散聚合物40-60份，抗老化剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述改性木质素磺酸盐为改性木质素磺酸钠或改性木质素磺酸钙。
3.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述改性木质素磺酸盐分子量在50000-100000之间。
4.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述有机硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述硬脂酸盐选自硬质酸钠、硬脂酸镁、硬质酸钾中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述可再分散聚合物选自乙酸乙烯酯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯共聚物、叔碳酸乙烯酯/乙烯共聚物、聚硅氧烷、聚碳硅烷、聚碳硅氧烷、聚亚甲硅基二硅氧烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土专用外加剂，其特征在于，所述抗老化剂为2,2’-二羟基-4,4’二甲氧基-5,5’二磺酸钠二苯甲酮。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的应用。
9.一种如权利要求8所述的彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的使用方法，包括如下步骤：
将砂、混凝土所用颜料、彩色混凝土专用外加剂中的改性耐久组分加入搅拌机内搅拌30s；
将水泥、石、矿粉等其他胶凝材料加入搅拌机内搅拌30s-60s；
将彩色混凝土专用外加剂减水组分、水加入搅拌机内搅拌30s-60s，制备得彩色混凝土。
10.根据权利要求9所述的一种彩色混凝土专用外加剂在制备彩色混凝土中的使用方法，其特征在于，所述专用外加剂中减水分散组分掺量为彩色混凝土中胶凝材料重量的1.0%-2.5%，所述改性耐久组分掺量为彩色混凝土中胶凝材料重量的1.0%-3.0%。
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