CN103951305A

CN103951305A - 引气剂、添加引气剂的水泥混凝土、以及它们在滑模施工中的应用

Info

Publication number: CN103951305A
Application number: CN201410131621.3A
Authority: CN
Inventors: 柯国炬; 田波; 刘�英; 彭鹏; 李思李
Original assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Current assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: CN103951305B

Abstract

本发明涉及一种用于滑模施工路面水泥混凝土的引气剂、添加引气剂的水泥混凝土、以及它们在滑模施工中的应用，所述引气剂为水溶液，其中溶质包括：高效引气组分、耐硬水引气组分、稳泡组分；其中高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的重量比为10～20:5～40:1～10。

Description

引气剂、添加引气剂的水泥混凝土、以及它们在滑模施工中的应用

技术领域

本发明涉及一种引气剂，特别涉及一种用于滑模施工的路面水泥混凝土的引气剂、添加引气剂的水泥混凝土、以及它们在滑模施工中的应用。

背景技术

滑模摊铺机施工，是当今世界上施工速度最快、自动化水平最高，施工质量最好的大型现代化机械化的水泥混凝土路面施工方式。用于滑模摊铺的水泥混凝土是典型的低坍落度路面混凝土。

滑模施工中普遍存在塌边、麻面、拉裂、平整度不够等现象，导致施工机械的质量和速度优势不能完全发挥出来，究其原因大都与水泥混凝土拌和料的工作性有关。

坍落度大，则新拌混凝土的可塑性、易密性好，但是稳定性差，摊铺机过后，路面易出现塌边、流角，塑性收缩大；坍落度小，则新拌混凝土的可塑性、易密性差，摊铺机过后，路面易出现蜂窝、麻面，也易产生拉裂，但是稳定性好，可以实现很好的立模性能。

引气剂的使用不但能够降低混凝土的弹模，提高混凝土的抗渗性能、抗冻性能，最重要的是引气剂引入的大量微小、均匀独立气泡，起到了滚珠轴承的作用，使骨料颗粒间摩擦力减小，增加了水泥浆体的体积，使混凝土的和易性得到改善。

国外已经做到单掺引气剂控制路面混凝土的工作性，实现很好的液化和立模性能，解决了密实耐久性和动态平整度协调的问题。

主要机理是引气剂能够在低坍落度、高粘度的路面水泥混凝土中低掺量高效引气，并且在高频振捣过程中气泡结构能够进行有效的调整。使得高频振捣初期混凝土塑性粘度降低，实现快速液化密实；高频振捣末期，引气气泡结构调整，大气泡消失，混凝土屈服应力增大，立模性改善，实现路面动态平整度的提高。

因此要通过引气剂解决滑模施工的工作性的问题，首先要在一个比较高粘度的混凝土中引入大量的气泡，使得振捣下容易液化；同时这个引入的气泡必须有一部分是大尺寸的气泡，以便高频振捣下大气泡消失，屈服应力增加，便于立模；最后保留一部分小气泡提高混凝土的耐久性。

发明内容

发明要解决的问题

本发明所解决的主要技术问题是改善低坍落度滑模施工的路面水泥混凝土的工作性和耐久性，提高滑模施工水泥混凝土路面的平整度，实现密实耐久性和动态平整度的协调。

用于解决问题的方案

本发明提供了一种用于滑模施工路面水泥混凝土的引气剂，所述引气剂为水溶液，其中溶质包括：高效引气组分、耐硬水引气组分、稳泡组分；其中高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的重量比为10～20:5～40:1～10。

本发明的引气剂中，所述高效引气组分为如下通式I的化合物或其混合物：

R¹O-SO₃Na （I）

其中，R¹为10-16个碳的烷基。

本发明的引气剂中，所述耐硬水引气组分为如下通式II的化合物或其混合物：

R²O(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na （II）

其中，R²为10-16个碳的烷基，n为1-3的整数。

本发明的引气剂中，所述稳泡组分为如下通式III的化合物或其混合物：

R³CON(CH₂CH₂OH)₂ （III）

其中，R³为9-14个碳的烷基。

本发明的引气剂中，所述高效引气组分优选为十二烷基硫酸钠，所述耐硬水引气组分优选为乙氧基化烷基硫酸钠，所述稳泡组分优选为椰油二乙醇酰胺。

本发明的路面水泥混凝土，其特征在于，所述路面水泥混凝土中添加了本发明的引气剂。

本发明的路面水泥混凝土，其特征在于，在添加所述引气剂时，将其稀释至调整所述引气剂中的溶质含量为1-5重量%。

本发明的路面水泥混凝土，其特征在于，基于路面水泥混凝土总重量，所述引气剂的高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的总重量为5-15‰。

本发明涉及的所述路面水泥混凝土在滑模施工中的用途。

本发明还涉及所述的引气剂在滑模施工的路面水泥混凝土中的用途。

发明的效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的引气剂的主要作用是改善滑模施工的工作性，实现密实耐久性和动态平整度的协调。而一般引气剂掺入的主要作用是提高混凝土的耐久性。

2、本发明提供的引气剂的目的强调的是引入大量不同尺寸的气泡，以满足滑模施工的要求。而一般引气剂强调的是引入大量均匀的小气泡，以便提高耐久性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式，本发明并不仅限于实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明的引气剂为水溶液，其中溶质包括：高效引气组分、耐硬水引气组分、稳泡组分；其中高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的重量比为10～20:5～40:1～10。

本发明的引气剂中可以包括10～20重量份的高效引气组分、5～40重量份的耐硬水引气组分、1～10重量份的稳泡组分和水；优选包括12～18重量份的高效引气组分、10～30重量份的耐硬水引气组分、2～8重量份的稳泡组分。即，使得高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的重量比的范围为10～20:5～40:1～10，优选12～18:10～30:2～8，更优选14～16:15～25:4～6。对于引气剂中水的含量没有特别限制，只要能够使引气剂形成稳定的水溶液即可。优选引气剂中溶质（高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分）的含量为1重量%至90重量%，更优选3重量%至85重量%，最优选16重量%至70重量%。

本发明的引气剂可以通过本领域的任意方法制备，只要不损害本发明的引气剂的性能。可以将各原料按照上述比例通过机械物理混合搅拌，配制成一定溶质含量的水溶液，在使用时可以稀释成溶质含量为1-5重量%的溶液，优选使用时用水稀释至溶质含量为3±0.2重量%。

本发明的高效引气组分优选为R¹O-SO₃Na，其中R¹为10-16个碳的烷基。更优选十二烷基硫酸钠。其主要作用是低掺量下就可以大幅降低体系的表面张力，引入的气泡尺寸较小，但是耐硬水性能稍差。

本发明的耐硬水引气组分优选为R²O(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na，其中R²为10-16个碳的烷基，n为1-3的整数。更优选乙氧基化烷基硫酸钠。其主要作用是引入一定量尺寸稍大的大气泡，耐硬水能力较强。

本发明的稳泡组分优选为R³CON(CH₂CH₂OH)₂，其中R³为9-14个碳的烷基。更优选椰油二乙醇酰胺。其主要作用是稳定体系的气泡结构，实现未高频振捣之前气泡的稳定。

其他的高效引气组分可以包括十二烷基磺酸盐、耐硬水引气组分可以包括三萜皂苷、稳泡组分可以包括不同粘度的纤维素醚或者蛋白类引气剂。

本发明引气剂为无色透明水溶液，使用时与其它外加剂一起直接加入混凝土或溶解于水中后加入混凝土中进行搅拌即可，浓度为3重量%的本发明引气剂推荐掺量为水泥用量的0.3重量%-0.8重量%。

实施例

本发明引气剂的应用性能试验原材料和配合比如下：

金隅PO42.5水泥，石灰岩级配碎石，中粗砂细度模数2.8，外掺剂为引气剂。

表1原材料和配合

水泥kg/m³	粗集料kg/m³	细集料kg/m³	水kg/m³
				350	1277	629	140

实施例1

本发明引气剂按重量百分比十二烷基硫酸钠16.6%，乙氧基化烷基硫酸钠27.8%，椰油二乙醇酰胺5.6%，水50%，配制成溶质含量50%的水溶液，然后再稀释至3%，按水泥用量的0.3%（折合固含量0.09‰）掺入混凝土中，混凝土初始坍落度30mm，初始含气量7.5%，1h含气量6.8%；拌合完成后经过200HZ高频振捣15S，混凝土剩余含气量4.8%。未高频振捣下混凝土引气气泡较稳定，高频振捣作用下引气气泡结构进行有效调整，最后残留值处于规范规定的有效范围（4-6%）。

本发明中使用的上述化学试剂均购于北京市通广精细化工公司。

实施例2

本发明引气剂按重量百分比十二烷基硫酸钠20%，乙氧基化烷基硫酸钠5%，椰油二乙醇酰胺3%，水72%，配制成溶质含量28%的水溶液，然后再稀释至3%，按水泥用量的0.3%（折合固含量0.09‰）掺入混凝土中，混凝土初始坍落度40mm,初始含气量7.5%，1h含气量5.8%；拌合完成后经过200HZ高频振捣15S，混凝土剩余含气量5.8%。

实施例3

本发明引气剂按重量百分比十二烷基硫酸钠10%，乙氧基化烷基硫酸钠40%，椰油二乙醇酰胺6%，水44%，配制成溶质含量56%的水溶液，然后再稀释至3%，按水泥用量的0.3%（折合固含量0.09‰）掺入混凝土中，混凝土初始坍落度20mm，初始含气量7.0%，1h含气量6.5%；拌合完成后经过200HZ高频振捣15S，混凝土剩余含气量4.3%。

比较例1

采购市售较好的三萜皂苷类引气剂，按水泥用量的0.5‰掺入混凝土中，拌合后混凝土初始坍落度20mm，初始含气量6.0%，1h含气量5.5%；拌合完成后经过200HZ高频振捣15S，混凝土剩余含气量3.8%。

比较例2

采购市售较好的松香热聚物类引气剂，按水泥用量的2‰掺入混凝土中，拌合后混凝土初始坍落度20mm，初始含气量5.5%，1h含气量4.5%；拌合完成后经过200HZ高频振捣15S，混凝土剩余含气量2.7%。

表2各实施例的强度和平整度指标

类别	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
					气泡直径/μm	145	120	173	200
抗折强度/MPa	5.36	5.73	5.21	5.13
					平整度σ/mm	1.0	0.7	1.3	1.5

从振捣后的气泡直径看实施例2最小，实施例1次之；比较例2最大。对于滑膜施工混凝土需要大量的大气泡提供振捣过程中的液化能力，但是又不能快速破灭，应该有一个持续过程，最终变成微细均匀的气泡。因此实施例的气泡可调整性好于对比例。

由于存在持续可调整的引气气泡结构，充分保证了混凝土在振捣过程中的液化能力和振捣结束后的屈服应力、使得实施例1和实施例2的抗折强度较高，平整度值具有一定优势；而比较例1和比较例2相比较而言，可能由于初始气泡体量较小，或者大气泡较少,以及气泡破灭速度较快使得液化不充分的情况下屈服应力大幅增加,导致最终的抗折强度较低，平整度没有达到理想的效果。

不论是从掺量上、性价比还是从气泡结构调整的可控性方面，本发明引气剂均具有显著优势。此外，可见本发明实现了密实耐久性和动态平整度的协调。

Claims

1.一种引气剂，其特征在于，所述引气剂为水溶液，其中溶质包括：高效引气组分、耐硬水引气组分、稳泡组分；其中高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的重量比为10～20:5～40:1～10。

2.根据权利要求1所述的引气剂，其特征在于，所述高效引气组分为如下通式I的化合物或其混合物：

R¹O-SO₃Na （I）

其中，R¹为10-16个碳的烷基。

3.根据权利要求1所述的引气剂，其特征在于，所述耐硬水引气组分为如下通式II的化合物或其混合物：

R²O(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na （II）

其中，R²为10-16个碳的烷基，n为1-3的整数。

4.根据权利要求1所述的引气剂，其特征在于，所述稳泡组分为如下通式III的化合物或其混合物：

R³CON(CH₂CH₂OH)₂ （III）

其中，R³为9-14个碳的烷基。

5.根据权利要求1-4任一项所述的引气剂，其特征在于，所述高效引气组分为十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1-5任一项所述的引气剂，其特征在于，所述耐硬水引气组分为乙氧基化烷基硫酸钠。

7.根据权利要求1-6任一项所述的引气剂，其特征在于，所述稳泡组分为椰油二乙醇酰胺。

8.一种路面水泥混凝土，其特征在于，所述路面水泥混凝土中添加了权利要求1-7任一项所述的引气剂。

9.根据权利要求8所述的路面水泥混凝土，其特征在于，在添加所述引气剂时，调整所述引气剂中的溶质含量为1-5重量%。

10.根据权利要求8所述的路面水泥混凝土，其特征在于，基于路面水泥混凝土总重量，所述引气剂中的高效引气组分、耐硬水引气组分和稳泡组分的总重量为5-15‰。

11.权利要求8-10任一项所述的路面水泥混凝土在滑模施工中的用途。

12.权利要求1-7任一项所述的引气剂在滑模施工的路面水泥混凝土中的用途。