CN105293974B - 一种混凝土复合超早强剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土复合超早强剂及其使用方法，按重量百分比计，包括以下组分：早强组分A：50％～75％；早强型聚羧酸减水剂B：24.5％～45％；引气剂组分C：0.5％～5％。使用时，采用内掺法把上述各组分按比例溶于水中搅拌混合，快速溶解即得混凝土复合超早强剂。本发明与现有技术相比，具有下列优点：因无机早强组分中包含有锂离子，能加速水泥水化保护膜的破裂，加快水泥的水化速度，尤其是在低温时，也能加速水泥的水化，使水泥混凝土的早期强度有较大幅度的提高；因包含引气剂，能在混凝土中带入均匀而细小的泡沫，起到润滑作用，补偿因早强组分而导致的混凝土流动性损失，从而使复合超早强剂有较高的减水率。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种用于制造混凝土预制构件的超早强剂。
背景技术
混凝土是建筑工程中应用最为广泛的建筑材料之一，但由于不同的应用环境而对混凝土的性能要求不同，如大体积混凝土要求减缓水泥水化速度，推迟水泥水化热峰值的出现，降低因温度应力而导致产生裂缝的概率；而如一些抢修工程，则要求混凝土快速凝结并获得强度而满足工程抢修的需要。
混凝土预制构件是一种工业化生产的产品，它具有质量可靠，施工方便的优点而广泛应用于建筑工程。生产混凝土预制构件通常要求8-12小时能够脱模，加快模具的周转速率，提高生产效率，因此，为实现这一目标，基本上用蒸汽养护来提高混凝土的早期强度。但蒸汽养护会带来两方面的弊端：一是增加生产的能耗，二是对产品的耐久性产生不利的影响。利用混凝土配制技术来取代蒸汽养护是未来的发展方向，其技术途径可归结为两条：一是用特种水泥如高铝水泥、硫铝酸盐水泥等全部或部分代替普通硅酸盐水泥，但由于特种水泥的单价远高于普通水泥，因此该技术途径只能局限于某些修补工程中；二是通过掺入外加剂的方法，如在减水剂中引入早强组分的官能团、复掺早强组分等途径，加速水泥的水化，提高早期强度的目的。
聚羧酸减水剂是当前混凝土配制中主流减水剂，它具有减水率高、绿色环保等优点，同时，聚羧酸减水剂还具有功能可设计的优点，通过设计引入具有早强功能的官能团可生产出早强型的减水剂。中国专利公开号为“CN103724557A”的专利文件中公开了一种超早强型聚羧酸外加剂的制备方法，是由羧酸单体a、磺酸季铵盐两性单体a、与高分子量聚醚大单体c进行自由基共聚反应而得，三种单体的质量分数分别为：单体a 2～10％、单体 b5～20％、单体c75～90％。该外加剂能加速水泥早期水化进程，提高水泥的早期强度。但早期强度提高的幅度有限。
在聚羧酸减水剂的基础上复合其它早强组分是配制早强型减水剂的另一种途径，中国专利号为“CN103145368A”的专利文件中公开了一种早强减水剂，采用的原料及各原料的重量百分比为：聚羧酸减水剂20～25％，三异丙醇胺1～6％，三乙醇胺0.5～2％，硫氰酸钠5～15％，甲酸钙3～10％，水41～70.5％。该早强减水剂可以提高再生混凝土制品的早期强度，但该早强减水剂复配大量无机盐，明显降低减水剂的减水效果。
以上的专利技术都存在局限性，单一采用早强型聚羧酸减水剂早强效果有限，而在此基础上复合早强组分，会明显加速水泥水化，影响混凝土的流动性，因此，研发一种既有较好早强效果，又能保持较好流动性的复合外加剂以满足工程的需求是必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土复合超早强剂，以解决现有技术中混凝土外加剂难以同时保证早强效果和混凝土流动性的技术问题。
为了达到上述目的本发明采用如下技术方案：
一种混凝土复合超早强剂，按重量百分比计，包括以下组分：
早强组分A：50％～75％；
早强型聚羧酸减水剂B：24.5％～45％；
引气剂组分C：0.5％～5％；
优选地，所述的早强组分A选用锂盐、硫代硫酸盐、甲酸钙、三乙醇胺、硫氰酸钠、硫酸铝中的一种或几种组合。
优选地，所述早强组分A由锂盐和硫氰酸盐复配而成，锂盐和硫代硫酸盐的重量百分比为25％～45％：55％～75％。
优选地，所述的锂盐为硫酸锂。
优选地，所述的硫氰酸盐为硫氰酸钠。
优选地，所述的早强型聚羧酸减水剂B，其固含量为45％。
优选地，所述的引气剂组分C选用松香皂、三萜皂苷、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸二甲基醚磷化物中的一种或几种的组合。
优选地，所述的引气剂组分C为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量百分比为10％～40％：60％～90％。
一种混凝土复合超早强剂使用方法，步骤如下：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为 0.3，砂率为36％，称取第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1％～2％，混合料在搅拌机上搅拌3min，测试初始坍落度和20min 的坍落度；
第三步：装模放入15℃～20℃的环境养护至规定龄期，取出后脱模并测试抗压强度。由上述可知，本发明具有下列优点：
1、本发明选择的无机早强组分中包含有锂离子，能加速水泥水化保护膜的破裂，加快水泥的水化速度，尤其是在低温时，也能加速水泥的水化，使水泥混凝土的早期强度有较大幅度的提高。
2、本发明选择的引气剂，能在混凝土中带入均匀而细小的泡沫，起到润滑作用，补偿因早强组分而导致的混凝土流动性损失，从而使复合超早强剂有较高的减水率。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例一：一种混凝土复合超早强剂，以重量百分比计，其中：
早强组分A：57.5％
减水组分B:40.0％
引气剂组分C：2.5％
其中早强组分A由硫酸锂和硫氰酸钠复配而成，重量比为30％：70％，减水组分B为巴斯夫公司生产的早强型聚羧酸减水剂，其固含量为45％，引气剂C组分为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量比为15％：85％。
本实施例的制备方法是：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为 0.3，砂率为36％，称取上述第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1.2％，混合料在搅拌机上搅拌3min后测试初始坍落度和 20min的坍落度；
第三步：装模放入20℃的环境养护至规定龄期，取出后脱模并测试抗压强度。
实施例二：一种混凝土复合超早强剂，以重量百分比计，其中：
早强组分A：63.0％
减水组分B：35.0％
引气剂组分C：2.0％
其中早强组分A由硫酸锂和硫氰酸钠复配而成，重量比为39％：61％，减水组分B为巴斯夫公司生产的早强型聚羧酸减水剂，其固含量为45％，引气剂组分C为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量比为25％：75％。
本实施例的制备方法是：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为 0.3，砂率为36％，称取第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1.4％，混合料在搅拌机上搅拌3min后测试初始坍落度和20min 的坍落度；
第三步：装模放入20℃的环境养护至规定龄期，取出后脱模并测试抗压强度。
实施例三：一种混凝土复合超早强剂，以重量百分比计，其中：
早强组分A：68.5％
减水组分B：30.0％
引气剂组分C：1.5％
其中早强组分A由硫酸锂和硫氰酸钠复配而成，重量比为35％：65％，减水组分B为巴斯夫公司生产的早强型聚羧酸减水剂，其固含量为45％，引气剂组分C为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量比为28％：72％。
本实施例的制备方法是：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为 0.3，砂率为36％，称取第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1.6％，混合料在搅拌机上搅拌3min后测试初始坍落度和20min 的坍落度；
第三步：装模放入20℃的环境养护至规定龄期，取出后脱模并测试抗压强度。
实施例四：一种复合超早强剂，以重量百分比计，其中：
早强组分A：64.0％
减水组分B：35.0％
引气剂组分C：1.0％
其中早强组分A由硫酸锂和硫氰酸钠复配而成，重量比为40％：60％，减水组分B为巴斯夫公司生产的早强型聚羧酸减水剂，其固含量为45％，引气剂组分C为，十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量比为32％：68％。
本实施例的制备方法是：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为 0.3，砂率为36％，称取第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1.6％，混合料在搅拌机上搅拌3min后初始坍落度和20min的坍落度；
第三步：装模放入15℃的环境养护至规定龄期，取出后脱模并测试抗压强度。
分别对上述四个实施例中所得混凝土进行测试，结果如下：
表1
表2
由表1和表2的测试结果可知：在混凝土配比相同的情况下，外加剂分别采用本发明超早强剂(掺量为1.6％)、对比样品1(掺量为0.5％本发明选用的聚羧酸减水剂+掺量为1.0％Na2SO4)、对比样品2(掺量为0.5％本发明选用的聚羧酸减水剂+掺量为3.0％Ca(NO2)2)，虽后期强度效果相当，但10h 时的早强效果远远优于对比样品1和对比样品2，且10h抗压强度均大于 20Mpa，达到脱模强度要求。
表3
由表3可知：本发明的超早强剂的减水率与对比样品1(本发明选用的聚羧酸减水剂)的减水率相差无几，远远高于对比样品2(掺量为0.5％本发明选用的聚羧酸减水剂+掺量为1.0％早强剂(Na2SO4))的减水率，因此本发明的超早强剂具有较高的减水率。
由此本发明具有下列优点：
1、本发明选择的无机早强组分中包含有锂离子，能加速水泥水化保护膜的破裂，加快水泥的水化速度，尤其是在低温时，也能加速水泥的水化，使水泥混凝土的早期强度有较大幅度的提高。
2、本发明选择的引气剂，能在混凝土中带入均匀而细小的泡沫，起到润滑作用，补偿因早强组分而导致的混凝土流动性损失，从而使复合超早强剂有较高的减水率。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种混凝土复合超早强剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
早强组分A ：50%~75%；
所述早强组分A由硫酸锂和硫氰酸钠复配而成，硫酸锂和硫氰酸钠的重量百分比为25%~45%：55%~75%；
早强型聚羧酸减水剂B：24.5%~45%；
引气剂组分C：0.5%~5%，所述的引气剂组分C为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸二甲基醚磷化钠的组合，其重量百分比为10%~40%：60%~90%。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土复合超早强剂，其特征在于：
所述的早强型聚羧酸减水剂B，其固含量为45%。
3.如权利要求2所述一种混凝土复合超早强剂使用方法，其特征在于：
第一步：按重量百分比称量外加剂，使用时采用内掺法，加入水中快速搅拌均匀，使各组分快速溶解制成超早强剂；
第二步：配制混凝土，所用的胶凝材料用量每立方米400kg，水灰比为0.3，砂率为36%，称取第一步中制得的超早强剂，其掺量与上述胶凝材料的重量百分比为1%~2%，混合料在搅拌机上搅拌3min，测试初始坍落度和20min的坍落度；
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