CN104370506A - 一种改进施工性能的混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种改进施工性能的混凝土，所述混凝土包含水泥熟料400～500，膨胀剂10～20，石膏80～120，pH值调节剂1～2，减水剂8～10，石英砂300～400，炉渣50～100，其中减水剂包含所述甲基乙烯基聚氧乙烯醚、水、丙烯酸、氧化剂、胺类促进剂、链转移剂、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)和碱。所述该混凝土强度高，且施工性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，尤其涉及一种改进施工性能的混凝土及其制备方法。
背景技术
在混凝土的施工过程中，一方面希望原料在混合以后能够有较为充裕的混合施工时间，另一方面希望施工完成以后，混凝土能够较快凝固，从而减少等待时间。但是，往往施工时间长的混凝土配料，其凝固时间也长，而施工时间短的混凝土配料，其凝固时间也短。
减水剂又称为分散剂或塑化剂，由于使用时可使新拌混凝土的用水量减小，因此而得名。在现代混凝土技术领域里，减水剂是改善混凝土流变性能的外加剂之一，已被当作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五组份。
申请人意外地发现，减水剂除了改善混凝土的减水性、坍落度损失等性能以外，合适组分的减水剂同时具有改善施工性能的作用。
此外，膨胀剂是掺混到混凝土中，使得混凝土略微膨胀的一类物质，其主要目的在于补偿混凝土其它成分相互反应后引起的混凝土收缩，减少应力开裂，进而改善混凝土的强度性能。选择合适种类的膨胀剂，有利于混凝土强度性能的长期稳定。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种新型的减水剂，该减水剂进一步优化现有减水剂的性能，尤其是为了具体优化减水剂对混凝土施工性能的影响，更具体地，提供一种能够保证一般减水性能的同时，还能提供合适的初凝时间和终凝时间的高效减水剂。进一步地，本发明提供一种含有该减水剂的混凝土及其制备方法，该混凝土强度高，且施工性能好。更进一步地，本发明还提供一种三膨胀源混凝土膨胀剂以及含有该膨胀剂的混凝土。
本发明的第一方面提供一种改进施工性能的羧酸类减水剂，其制备原料包括：甲基乙烯基聚氧乙烯醚、水、丙烯酸、氧化剂、胺类促进剂、链转移剂、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)和碱。
优选地，所述氧化剂为过氧化二异丙苯、过硫酸铵、双氧水、过氧化苯甲酰，尤其优选过氧化二异丙苯；优选地，所述链转移剂为巯基乙酸或巯基丙酸；优选地，所述胺类促进剂为油胺(9-十八烯胺)或油酰乙醇胺，尤其优选为油酰乙醇胺；优选地，所述水为软水；优选地，所述碱为氢氧化钠。
优选地，所述羧酸类减水剂，其由下述重量份的原料制备而得：甲基乙烯基聚氧乙烯醚120-200、丙烯酸10-20、氧化剂0.3-1.0、胺类促进剂2-5、链转移剂0.2-0.6、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)0.05-0.2、碱2-10，利水200-400。
另外，本发明的第二方面提供一种改进施工性能的羧酸类减水剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)分别制备底料、A料、B料和碱液，
所述底料的制备包括：将甲基乙烯基聚氧乙烯醚、软水和氧化剂在反应釜中混合；
所述A料的制备包括将胺类促进剂、丙烯酸、软水和巯基丙酸混合，待用；
所述B料的制备包括将软水和次硫酸氢钠甲醛混合，待用；
所述碱液的制备包括将碱配制成20-35重量％的水溶液，待用；
2)向所述底料中同时滴加A料和B料，其中A料的滴加时间为150-200分钟，B料的滴加时间为200-250分钟，保温1-2小时；
3)保温结束后，向反应釜中加入碱液中和，然后出料。
优选地，上述方法中各原料按下述重量份称取：甲基乙烯基聚氧乙烯醚120-180、丙烯酸10-20、氧化剂0.3-1.0、胺类促进剂2-5、链转移剂0.2-0.6、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)0.05-0.2、碱2-10，和水200-400。
优选地，底料、A料和B料中水的重量份分别为100-150、50-80、80-120。
本发明的第三方面提供一种改进施工性能的混凝土，所述混凝土包含水泥熟料400～500，膨胀剂10～20，石膏80～120，pH值调节剂1～2，减水剂8～10，石英砂300～400，炉渣50～100，其中减水剂包含所述甲基乙烯基聚氧乙烯醚、水、丙烯酸、氧化剂、胺类促进剂、链转移剂、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)和碱。优选地，所述胺类促进剂为油胺(9-十八烯胺)或油酰乙醇胺。
此外，优选地，所述膨胀剂含有硫铝酸钙，更优选含有氧化钙、硫酸钙、硫铝酸钙、氧化镁和表面活性剂。更优选地，所述硫铝酸钙为无水硫铝酸钙；所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂或者硬脂酸钙或者三乙醇胺，尤其优选巯基取代的硅烷，例如3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述混凝土膨胀剂由下述组分组成：
所述混凝土膨胀剂的制备方法为：将氧化钙、硫酸钙、硫铝酸钙和氧化镁共同粉磨后经过1100℃-1300℃煅烧成膨胀熟料，然后在所得熟料中加入表面活性剂，充分混合。优选地，所述熟料与所述表面活性剂的混合在加热到100-300℃的条件下进行。
优选地，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。优选地，所述PH值调节剂为硼酸与三聚磷酸钠按照1～2∶2～4的比例得到的混配物。
优选地，所述石英砂包含粗石英砂、中石英砂和细石英砂三种级分，三种级分的用量比为40～60∶35～50∶20～30，其中粗石英砂的粒径范围为大于3mm且小于5mm，中石英砂的粒径范围为2～3mm，细石英砂的粒径范围为大于0mm且小于2mm。本发明人意料不到地发现，按照将满足上述限定的三种石英砂配合使用可以进一步提高混凝土的强度，降低泌水率。
具体实施方式
一、本发明所述减水剂的制备实施例与相应的制备对比例
制备实施例1-1
将180克甲基乙烯基聚氧乙烯醚(分子量为1000-2000)和122克软水投入反应釜，升温至35℃，然后加入0.5克过氧化二异丙苯，制成底料；
在配料釜中加入2.5克二聚氰胺、15克丙烯酸、60克软水和0.45克巯基丙酸，制成A料，泵送到计量槽，备用。
在另一配料釜中加入105克软水和0.1克次硫酸氢钠甲醛，配成B料，泵送到计量槽，备用。
将A料和B料分别匀速滴加到底料中，其中A料的滴加时间为180分钟，B料的递交时间为210分钟，滴加完毕以后，保温90分钟。随后加入9克32％的氢氧化钠水溶液中和。产率为96％(其中产率的计算以大单体的用量为基准计算，以下实施例和对比例中的计算基准也一样都是以大单体的用量为基准计算)。所得产品的性能测试值见表1。
制备实施例1-2
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于用油胺代替二聚氰胺。产率为97％。
制备实施例1-3
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于用油酰乙醇胺代替二聚氰胺。产率为96％。
制备实施例1-4
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于在配料釜中加入2.5克二聚氰胺、15克丙烯酸、165克软水、0.45克巯基丙酸和0.1克次硫酸氢钠甲醛，制成A料，泵送到计量槽，备用。相应地，将A料滴加入底料中。产率为80％。
制备对比例1-1
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于不加入作为促进剂的二聚氰胺。产率为83％。
制备对比例1-2
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于用亚硫酸氢钠代替次硫酸氢钠甲醛。产率为90％。
制备对比例1-3
其它步骤与实施例1-1相同，不同之处在于A料的制备中加入了5克的马来酸酐。产率为85％。
二、本发明所述膨胀剂的制备实施例与相应的制备对比例
制备实施例2-1
将30重量份氧化钙、20重量份硫酸钙、10重量份硫铝酸钙和6重量份氧化镁共同粉磨后经过1150℃-1200℃煅烧成膨胀熟料，然后在所得熟料中加入3-巯基丙基三乙氧基硅烷，100-120℃充分混合。
制备实施例2-2
其它条件与制备实施例2-1相同，不同之处在于用3-巯基丙基三甲氧基硅烷代替3-巯基丙基三乙氧基硅烷，相应地在120-150℃将所得熟料与3-巯基丙基三甲氧基硅烷充分混合。
三、本发明所述混凝土的制备实施例与相应的制备对比例
实施例1
提供一种混凝土的制备方法，该方法通过将下述组分按照如下重量份混合均匀而制得，
水泥熟料420，炉渣90，硫铝酸钙25，石膏100，硼酸0.5，三聚磷酸钠1，制备实施例1-1的减水剂7，平均颗粒尺寸为2.5mm左右的中石英砂350。
实施例2
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备实施例1-2的减水剂代替制备实施例1-1的减水剂。
实施例3
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备实施例1-3的减水剂代替制备实施例1-1的减水剂。
实施例4
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备实施例1-4的减水剂代替制备实施例1-1的减水剂。
实施例5
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备实施例2-1的膨胀剂代替实施例2的硫铝酸钙。
实施例6
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备实施例2-2的膨胀剂代替实施例3的硫铝酸钙。
对比例1
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备对比例1的减水剂代替制备实施例1的减水剂。
对比例2
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备对比例2的减水剂代替制备实施例1的减水剂。
对比例3
其它与实施例1相同，不同之处在于用制备对比例3的减水剂代替制备实施例1的减水剂。
表1：实施例1至6以及对比例1至3所得混凝土的性能检测结果
其中坍落度的测试方法：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土后捣实，然后拔起桶，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高(300mm)减去塌落后混凝土最高点的高度，称为塌落度，单位为mm；减水率按照GB8076-2008中规定的方法测试。
可操作时间指加入水泥中后能够铺平的时间；初凝时间和终凝时间用针入度发测试。
表2：实施例1至6所得混凝土的膨胀相关性能检测结果
注：负数代表水泥中膨胀剂的膨胀不足以抵消其它成分引起的收缩，当膨胀和收缩相抵消时，水泥的性能最好。
参照现行国家标准《混凝土膨胀剂》GB23439-2009规定的方法检验限制膨胀率；风化崩解时间的测试条件为：温度18℃-22℃，相对湿度92％-95％。
Claims (9)
1.一种改进施工性能的混凝土，所述混凝土按照重量份数包含水泥熟料400～500，膨胀剂10～20，石膏80～120，pH值调节剂1～2，减水剂8～10，石英砂300～400，炉渣50～100。
2.权利要求1所述的混凝土，其中减水剂包含所述甲基乙烯基聚氧乙烯醚、水、丙烯酸、氧化剂、胺类促进剂、链转移剂、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)和碱。优选地，所述胺类促进剂为油胺(9一十八烯胺)或油酰乙醇胺。
3.权利要求2所述的混凝土，其中所述羧酸类减水剂由下述重量份的原料制备而得：甲基乙烯基聚氧乙烯醚120-200、丙烯酸10-20、氧化剂0.3-1.0、胺类促进剂2-5、链转移剂0.2-0.6、次硫酸氢钠甲醛(俗称吊白块)0.05-0.2、碱2-10，和水200-400。优选地，所述胺类促进剂为油胺(9一十八烯胺)或油酰乙醇胺。
4.权利要求2-3任一项所述的混凝土，其中所述减水剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将甲基乙烯基聚氧乙烯醚、软水和氧化剂在反应釜中混合；将
(2)制备含有胺类促进剂、丙烯酸、软水、巯基丙酸和次硫酸氢钠甲醛的
混合料；
(3)向步骤(2)中制得的混合料中滴加20一35重量％的碱水溶液进行中和。
5.权利要求2-3任一项所述的混凝土，其中所述减水剂的制备方法包括如下步骤：
1)分别制备底料、A料、B料和碱液，
所述底料的制备包括：将甲基乙烯基聚氧乙烯醚、软水和氧化剂在反应釜中混合；
所述A料的制备包括将胺类促进剂、丙烯酸、软水和巯基丙酸混合，待用；
所述B料的制备包括将软水和次硫酸氢钠甲醛混合，待用；
所述碱液的制备包括将碱配制成20一35重量％的水溶液，待用；
2)向所述底料中同时滴加A料和B料，其中A料的滴加时间为150-200分钟，B料的滴加时间为200-250分钟，保温1-2小时；
3)保温结束后，向反应釜中加入碱液中和，然后出料。
6.权利要求1-5任一项所述的混凝土，其中所述膨胀剂含有氧化钙、硫酸钙、硫铝酸钙、氧化镁和表面活性剂。优选地，所述硫铝酸钙为无水硫铝酸钙；所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂或者硬脂酸钙或者三乙醇胺，尤其优选巯基取代的硅烷，例如3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷。
7.权利要求6所述的混凝土，其中所述膨胀剂由下述组分组成：
8.权利要求6-7任一项所述的混凝土，其中所述膨胀剂的制备方法为：将氧化钙、硫酸钙、硫铝酸钙和氧化镁共同粉磨后经过1100℃-1300℃煅烧成膨胀熟料，然后在所得熟料中加入表面活性剂，充分混合。优选地，所述熟料与所述表面活性剂的混合在加热到100-300℃的条件下进行。
9.一种混凝土的制备方法，其中包括将下述重量份数的原料混合：水泥熟料400～500，膨胀剂10～20，石膏80～120，pH值调节剂1～2，减水剂8～10，石英砂300～400，炉渣50～100。
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