CN104370488A - 一种水泥基体系用触变剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水泥基体系用触变剂及其制备方法。所述水泥基体系触变剂由以下原料按下述重量百分比组成：脂肪酸甘油酯10-20%，脂肪酸钠盐 5-15%，小分子聚醚30-55%，余量为水。本发明所述的触变剂与减水剂相容性佳，可用在预应力灌浆，自流平混凝土，自密实混凝土，水下不离散混凝土等大流动度体系中，保证混凝土大流动性的条件下不离析、不泌水，显著提高水泥基胶凝体系的匀质性、和易性。

Description

一种水泥基体系用触变剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥基体系用触变剂及其制备方法。

背景技术

触变剂是近几年来研究开发的一种新型的水泥混凝土外加剂，添加此外加剂的目的在于增加水泥胶凝材料的粘聚性和粘结力，减少材料组分的分离率，提高匀质性和硬化产品的性能。

触变剂在水泥基胶凝体系中能够形成网络结构，在水泥基胶凝体系受到剪切力时，触变剂形成的网络结构被破坏，水泥基胶凝体系恢复流动性，导致水泥基胶凝体系的粘度降低；当剪切力停止，触变剂能在水泥基胶凝体系中重新形成网络结构，从而使水泥基胶凝体系的粘度增加。

通常在预应力灌浆，自流平混凝土，自密实混凝土，水下不离散混凝土等大流动度体系中加入触变剂，一方面是利用其提高混凝土的流变性，降低混凝土搅拌阶段的粘度；另一方面利用其提高系统的屈服应力，从而提高减水剂在水泥基体系中的极限掺量，解决因减水剂过量造成的离析泌水问题。

常用的触变剂有，纤维素水溶性高分子，聚丙烯酰胺类，生物胶，葡萄糖或蔗糖等高聚物，其中以纤维素醚、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、黄原胶、温轮胶等的应用最多，但目前已有的这些触变剂存在掺量高，触变性能一般，与减水剂相容性差，混凝土粘性大，流动性损失快等不足之处。

发明内容

发明目的：本发明针对现有触变剂与减水剂的相容性差，导致其触变性能一般，混凝土在搅拌阶段的粘性依然偏大，以及混凝土的流动性损失快等问题，提供一种水泥基体系用触变剂及其制备方法。

本发明所述的水泥基体系用触变剂由以下原料按下述重量百分比组成：

本发明中所述的脂肪酸甘油酯为饱和脂肪酸甘油酯和不饱和脂肪酸甘油酯的混合物，二者的重量比为2:8至4:6。

饱和脂肪酸甘油酯结构式如(1)所示：

其中，R₁、R₂同时为C_nH_2n+1COO-或-OH，n为9～17中的一个整数。

本发明中所述的不饱和脂肪酸甘油酯结构式如(2)所示：

其中，R₃、R₄同时为C_pH_2p-qCOO-或-OH，p为15～17中的一个整数，q为1、3、5中的一个。

本发明中所述的脂肪酸钠盐的结构式如式(3)所示：

R₅COONa(3)

其中，R₅为12～18个碳原子的烷基。

本发明中所述的小分子聚醚的结构式如式(4)所示：

其中，R₆为2～4个碳原子的烷基，m表示环氧乙烷的加成数量，为1～4的整数。

作为优选，本发明中所述的饱和脂肪酸甘油酯和不饱和脂肪酸甘油酯的重量比25：75至35：65。

本发明所述的一种水泥基体系用触变剂及其制备方法更优选方案由以下原料按重量百分比组成：

本发明所述的一种水泥基体系用触变剂由6％硬脂酸甘油酯，9％油酸甘油酯，10％硬脂酸钠，45％乙二醇丁醚和30％的水组成。

本发明所述的一种水泥基体系用触变剂的制备方法为将上述比例的脂肪酸甘油酯、脂肪酸钠盐与小分子聚醚及水混合后，60℃～80℃下充分搅拌，待脂肪酸甘油酯与脂肪酸钠盐完全溶解后，即制得触变剂。

本发明中的反应温度选择在60℃～80℃之间。由于饱和脂肪酸甘油酯与脂肪酸钠盐在常温下多为固体，温度太低，溶解速率慢，将温度控制在60℃～80℃之间既可以加速饱和脂肪酸甘油酯及脂肪酸钠盐在小分子聚醚和水混合溶剂中的溶解速率，也可以避免溶剂的挥发。

本发明所述的水泥基体系用触变剂用于制作触变水泥浆体或混凝土。浆体或混凝土静置时，状态稳定，以剪力速率搅拌浆体或混凝土时成流体状，且流度非常稳定。

本发明所述的触变剂与减水剂相容性佳，可用在预应力灌浆，自流平混凝土，自密实混凝土，水下不离散混凝土等大流动度体系中，保证混凝土大流动性的条件下不离析、不泌水，显著提高水泥基胶凝体系的匀质性、和易性。

具体实施方式：

按下述表格中的各种物质及其比例配制本实施例中的各触变剂。

其制备方法为将上述比例的脂肪酸甘油酯、脂肪酸钠盐与小分子聚醚及水混合后，60℃～80℃下充分搅拌，待脂肪酸甘油酯与脂肪酸钠盐完全溶解后，即制得触变剂。

在各实施例中所述的脂肪酸甘油酯、脂肪酸钠盐及小分子聚醚均可从市场上直接购买，其代号及分子式如表1、表2所示：

表1脂肪酸甘油酯代号

表2脂肪酸钠盐及小分子聚醚代号

各实施例和对比例的原材料配方如表3所示：

表3实施例1-6及对比例1-3的具体组成

本发明所述触变剂用在大流动度水泥浆体中时，其性能测试方法，按照专利CN201110298512.7“预应力工程用水泥浆体及其制备方法”权利要求6中所述方法首先制备触变水泥浆体。

所述制备触变水泥浆体的具体步骤为：

(1)按以下组分及重量含量准备原料：硅酸盐水泥300％，萘系减水剂6％，木质素磺酸钙缓凝剂1.5％，水94％，触变剂4％；

(2)先将水注入浆体搅拌罐中，然后将萘系减水剂倒入浆体搅拌罐并混合均匀；

(3)边搅拌边加入硅酸盐水泥，水泥在2分钟内下料完毕，水泥下料完毕后继续搅拌，含水泥下料时间在内共搅拌4～6分钟得到水泥浆体；

(4)将所述水泥浆体转入设有搅拌器的浆体贮存罐中静置45分钟，然后加入木质素磺酸钙缓凝剂，开动所述搅拌器搅拌4～6分钟得到缓凝浆体；

(5)将所述缓凝浆体继续在所述浆体贮存罐中静置1小时；

(6)再次开动搅拌器进行搅拌，边搅拌边加入触变剂，加完触变剂后继续搅拌15～30秒，得到触变浆体。

待触变浆体制备完后，采用法国Freyssinet International & Cie公司生产的CM10型扭矩仪分别测试出机，静置15min、30min及60min后浆体的定扭力，测试完后，将浆体在搅拌器中搅拌1min，测试静置2min和15min后的定扭力。该实验的目的是用于观察浆体出机静置以及以剪切力破坏浆体后再静置，扭矩随时间的变化趋势。

若浆体出机静置，扭矩随静置时间的延长而增加，随后趋于稳定，加以剪切力后，浆体恢复流体状，扭矩显著下降，说明该浆体具有良好的触变性，即触变剂性能优。

各实施例和对比例水泥浆体触变剂性能测试结果如表4所示：

表4实施例和对比例水泥浆体触变剂性能测试结果

注：本发明中触变剂掺量为胶凝材料用量的0.02％

由表4数据可以看出，本发明各实施例所制得的一种水泥基体系用触变剂对大流动度水泥浆体有良好的触变性，浆体静置时，状态稳定，以剪力速率搅拌浆体时成流体状，浆体流度非常稳定。通过与对比例的数据进行对比后发现，单独使用脂肪酸甘油酯或单独使用脂肪酸钠盐均没有两者混合后触变效果显著，而采用羧甲基纤维素醚虽使得浆体从流动状态变成膏状，但以剪切速率搅拌浆体后仍为膏状，极大地影响了浆体性能。

本发明所述触变剂用在大流动度混凝土中时，其性能测试方法，按照文献“增稠剂对自密实混凝土工作性能的影响”2.2.1流动性实验及2.2.4抗离析性实验中所述步骤进行。

流动性实验：流动性是衡量自密实混凝土工作性能的最重要指标，用扩展速度(T_50，S)和坍落扩展度(slump flow，cm)来评价自密实混凝土的流动性。扩展速度是指在测量坍落度的过程中，从坍落筒上提开始计时，当混凝土的扩展直径达到50cm时所用的时间，这一速度可在一定程度上体现混凝土的塑性粘度；坍落扩展度是指在测量坍落度的过程中，混凝土扩展后所能达到的最大直径，这一数值量化了混凝土在自重作用下克服屈服应力、粘度和摩擦后的流动状态。若触变混凝土的T₅₀与基准样相当，扩展直径与基准样接近，但并不产生离析、泌水的现象，说明所使用的触变剂在不增加混凝土塑性粘度且不影响混凝土流动性的情况下，改善了混凝土的和易性。

抗离析实验：采用圆筒法测定静置1小时候混凝土拌合物中粗骨料分布情况，以便评价混凝土的匀质性。具体方法是：分别取上、中、下三层混凝土，然后用5mm筛子筛出去水泥浆及砂子，冲洗干净后烘干称重，算出每层粗骨料含量。

自密实混凝土配合比(kg/cm³)如表5所示：

表5自密实混凝土配合比(kg/cm³)

水泥	矿粉	砂	石子	水	减水剂	触变剂
							300	200	860	845	180	1	0.1

各实施例和对比例混凝土性能测试结果如表6所示：

表6各实施例和对比例混凝土性能测试结果

注：本发明中触变剂掺量为胶凝材料用量的0.02％

由表6数据可以看出，本发明各实施例所制得的一种水泥基体系用触变剂，在大流动度混凝土中使用时，其流速(T50)和扩展度与基准样相当，但抗离析性及离析状况明显优于基准样，而对比例1、对比例2虽然流速和扩展度与实施例相当，但抗离析性及离析状况不理想，影响了混凝土的匀质性、和易性。羧甲基纤维素醚(对比例3)虽然抗离析性和离析状况与实施例相当，但流速明显慢于实施例，扩展度明显小于实施例，显著增大了混凝土的粘度。

Claims (5)

1.一种水泥基体系用触变剂，其特征在于：由以下原料按下述重量百分比组成：

所述脂肪酸甘油酯为饱和脂肪酸甘油酯和不饱和脂肪酸甘油酯的混合物，二者的重量比为2:8至4:6；

所述饱和脂肪酸甘油酯结构式如(1)所示：

其中，R₁、R₂同时为C_nH_2n+1COO-或-OH，n为9～17中的一个整数；

所述不饱和脂肪酸甘油酯结构式如(2)所示：

其中，R₃、R₄同时为C_pH_2p-qCOO-或-OH，p为15～17中的一个整数，q为1、3、5中的一个；

所述脂肪酸钠盐的结构式如式(3)所示：

R₅COONa(3)，

其中，R₅为12～18个碳原子的烷基；

所述小分子聚醚的结构式如式(4)所示：

其中，R₆为2～4个碳原子的烷基，m表示环氧乙烷的加成数量，为1～4的整数。

2.根据权利要求1所述的水泥基体系用触变剂，其特征在于：所述的饱和脂肪酸甘油酯和不饱和脂肪酸甘油酯的重量比25：75至35：65。

3.根据权利要求1或2所述的水泥基体系用触变剂，其特征在于：所述触变剂由以下原料按重量百分比组成：

4.根据权利要求3所述的水泥基体系用触变剂，其特征在于：所述触变剂由6％硬脂酸甘油酯，9％油酸甘油酯，10％硬脂酸钠，45％乙二醇丁醚和30％的水组成。

5.权利要求1至4中的任一项所述的水泥基体系用触变剂的制备方法，其特征在于：将上述比例的脂肪酸甘油酯、脂肪酸钠盐与小分子聚醚及水混合后，60℃～80℃下充分搅拌，待脂肪酸甘油酯与脂肪酸钠盐完全溶解后，即制得触变剂。