CN106116243B - 一种透水水泥混凝土增强剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透水水泥混凝土增强剂，以各组分的总重量计，该增强剂包括以下组分：EVA乳液75-85%；增稠剂1.5-3%；消泡剂0.1-0.3%；减水剂0.5-1.3%；水10-30%；其中，所述EVA乳液为乙烯‑醋酸乙烯共聚物乳液，醋酸乙烯含量≥15％；所述增稠剂为亲水性高分子化合物；所述消泡剂为有机硅类化合物。该增强剂能改善水泥分散和黏聚性能，减少用水量，提高混凝土各龄期强度及保水、增强、增稠、增黏的性能，增强透水混凝土骨架间的粘聚力，保障良好施工及透水水泥混凝土结构层的连通孔隙率。

Description

一种透水水泥混凝土增强剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及路面混合料中的添加剂技术领域，更具体地，涉及一种透水水泥混凝土增强剂及其制备方法。

背景技术

近年来，城市热岛效应越来越受国家关注，城市建设越来越注重环保生态，随之透水水泥混凝土路面也广泛应用于各类非机动车道、广场道路、景观道路等。现今透水水泥混凝土已日渐成熟，但仍存在一些问题：1、透水水泥混凝土施工中浆体下沉、水泥和骨料的粘结力不强，导致透水性差、路面跑粒等问题。2、由于透水水泥混凝土中没有细集料的填充及水泥用量的控制，导致透水水泥混凝土的强度不高，不能承受高强度荷载。

因此，研究能提高水泥和骨料的粘结力、提高透水水泥混凝土强度、耐水性、美观性、耐磨性和耐冲击性能的透水水泥混凝土专用增强剂势在必行。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种透水水泥混凝土增强剂。

本发明的另一个目的是提供一种透水水泥混凝土增强剂的制备方法。

通过在透水水泥混凝土路面施工中加入该增强剂来改善水泥分散和黏聚性能，减少用水量，提高混凝土各龄期强度及其保水、增强、增稠、增黏的性能，增强透水混凝土骨架间的粘聚力，保障良好施工及透水水泥混凝土结构层的连通孔隙率。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种透水水泥混凝土增强剂，以各组分的总重量计，该增强剂包括以下组分：

其中，所述EVA乳液为乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液，醋酸乙烯含量≥15％；所述增稠剂为亲水性高分子化合物；所述消泡剂为有机硅类化合物。

优选地，以各组分的总重量计，该增强剂包括以下组分：

优选地，所述EVA乳液为熔体流动速率(190℃/2.16kg)＜1.0，相对密度≥0.930的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液。优选EVA乳液是因为其柔韧性持续时间长，具有较好的耐酸碱及耐紫外线老化性能，还具有良好的混容性、成膜性和粘结性。

进一步优选为日本昭和AD-10乳液。

优选地，所述增稠剂为聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。

进一步优选聚丙烯酰胺或聚乙烯醇具有如下参数：黏度为40.0-65.0；PH值为5-8；平均分子量为16000-20000。

更优选为聚乙烯醇2488。聚乙烯醇能够更好的改进和调节增强剂黏度，以使得获得的增强剂具有稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。

优选地，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。选择抗泡性较强的消泡剂。

进一步优选导热系数为0.134-0.159W/M·K，相对密度为0.965-0.975的聚二甲基硅氧烷。

更优选为聚二甲基硅氧烷OFX-0193。

优选地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。

进一步优选为西卡聚羧酸减水剂325C。选择高性能聚羧酸减水剂是因为其与各种水泥的相溶性较好，能延长混凝土的施工时间；其掺量低，减水率高，收缩小；能大幅度提高混凝土的早期、后期强度；其氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。

优选地，所述增强剂还包括防冻剂或缓凝剂。具体使用防冻剂还是缓凝剂是根据天气因素，如果是冬季则采用防冻剂，如果是夏季则采用缓凝剂。

优选地，所述防冻剂为水溶性有机化合物类防冻剂，以各组分的总重量计，所述防冻剂含量小于或等于2.0％。

所述防冻剂进一步优选为三乙醇胺、乙二醇和丙二醇中的至少一种。

更优选为三乙醇胺。三乙醇胺的作用是保证低温下混凝土的正常施工，降低混凝土拌和物中的冰点。

优选地，以各组分的总重量计，所述缓凝剂含量小于或等于3.0％。

所述缓凝剂进一步优选为葡萄糖酸钠、焦磷酸钠和柠檬酸钠中的至少一种。

更优选为葡萄糖酸钠。葡萄糖酸钠能够显著延缓混凝土的起始和终止的凝固时间。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种透水水泥混凝土增强剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)在温度为5～35℃的条件下，按照重量配比在生产设备中加入去离子水，在500～1000转/min的搅拌条件下缓慢加入EVA乳液，并搅拌15min～20min；

2)然后加入增稠剂，搅拌10min～15min；

3)然后加入减水剂和消泡剂，搅拌反应直至成品乳液产品分散均匀，无气泡和颗粒。

优选地，上述方法在步骤2)与步骤3)之间包括：

加入防冻剂或缓凝剂，搅拌5min～10min。

其中，根据生产水泥混凝土投入的水泥量来计算增强剂用量，再根据增强剂用量计算增强剂各组分的重量。

本发明透水水泥混凝土增强剂通过自身的网状交联反应以及和水泥的复合反应，可使透水水泥混凝土构成聚合物水泥混凝土，提高水泥和骨料的粘结力，使得透水水泥混凝土在强度、耐水性、美观性、耐磨性和耐冲击性方面比一般混凝土更具优势，同时具有无机硅酸盐材料的长期强度增长性和耐久性。而且使得透水水泥混凝土具有良好的施工性能，保障透水水泥混凝土的连通孔隙率和施工均匀性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。在没有特别说明的情况下，本发明中的百分比均指质量百分比。

实施例1

1.透水水泥混凝土增强剂由以下重量配比的组分构成：

20.8％的去离子水；75％的日本昭和AD-10乳液；2％的锴源化工粉末聚乙烯醇2488；1％的葡萄糖酸钠；1％的西卡聚羧酸减水剂325C；0.2％的道康宁聚二甲基硅氧烷OFX-0193。

2.生产方法：

在25℃温度条件下，按照重量配比在生产设备中加入20％的去离子水，在500转/min搅拌条件下缓慢加入75％的日本昭和AD-10乳液，并搅拌反应15min；然后加入2％的锴源化工粉末聚乙烯醇2488，搅拌反应10min；之后加入1％的葡萄糖酸钠，搅拌反应5min；最后加入1％的西卡聚羧酸减水剂325C、0.2％的道康宁聚二甲基硅氧烷OFX-0193，在25℃温度条件下搅拌反应直至成品乳液产品分散均匀，无气泡和颗粒。

测试例1

试验配比如下：

填料：水泥(普通硅酸盐水泥42.5)用量340kg/m³；

骨料：单级配玄武岩，粒径为5～10mm；

水灰比(w/c)为0.3；集灰比为5.0；

透水水泥混凝土增强剂掺量为水泥用量的2％。

搅拌采用水泥包裹法：先将搅拌机用水湿润预拌，再加入全部骨料和水泥拌合。随后将2％的实施例1的透水水泥混凝土增强剂以拌合水稀释加入，使所有骨料颗粒全部裹覆水泥，并以混合料拌和均匀为度，以形成包裹骨料表面的水泥浆。将搅拌均匀的混凝土混合料装入150mm×150mm×150mm的抗压试模和150mm×150mm×450mm的抗折试模中，机械振捣10s。试件标准养护7d和28d后，根据测试标准GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》，分别在混凝土压力试验机上测试混凝土抗压强度，在万能试验机上测试混凝土抗折强度。测试结果如表1。

表1抗压强度及抗折强度测试结果

实施例2

1.透水水泥混凝土增强剂由以下重量配比的组分构成：

15.8％的去离子水；80％的日本昭和AD-10乳液；2％的锴源化工粉末聚乙烯醇2488；1％的陶氏TEA99三乙醇胺；1％的西卡聚羧酸减水剂325C；0.2％的道康宁聚二甲基硅氧烷OFX-0193。

2.生产方法与实施例1方法相同。

测试例2

将实施例2制备的增强剂采用测试例1的试验配比、成型方法、养护条件和试验仪器进行抗压强度及抗折强度的数据测试，具体结果如下。

表2抗压强度及抗折强度测试结果

实施例3

1.透水水泥混凝土增强剂由以下重量配比的组分构成：

11.8％的去离子水；85％的日本昭和AD-10乳液；2％的锴源化工粉末聚乙烯醇2488；1％的西卡聚羧酸减水剂325C；0.2％的道康宁聚二甲基硅氧烷OFX-0193。

2.生产方法与实施例1方法相同。

测试例3

将实施例3制备的增强剂，采用测试例1的试验配比、成型方法、养护条件和试验仪器进行抗压强度及抗折强度的数据测试，具体结果如下。

表3抗压强度及抗折强度测试结果

实施例4

1.组分构成与实施例1相同。

2.生产方法与实施例1方法相同。

测试例4

试验配比如下：

填料：水泥(普通硅酸盐水泥42.5)用量340kg/m³；

集料：单级配玄武岩，粒径为5～10mm；

水灰比(w/c)为0.3；集灰比为4.5；

用测试例1所示的成型方法、养护条件和试验仪器，考察不同透水水泥混凝土增强剂掺量对透水性水泥混凝土抗压强度的影响，测试结果如表4。

表4不同透水水泥混凝土增强剂掺量对透水性水泥混凝土抗压强度

的影响

测试结果显示，透水水泥混凝土增强剂随掺量的增加，其7d和28d抗压强度均有显著的提高。当增强剂用量从0％提高到2％时，透水性水泥混凝土28d抗压强度从15.5MPa增加到23.2MPa，提高了50％以上；当增强剂用量从0％提高到4％和6％，透水性水泥混凝土抗压强度从13.5MPa增加到31.1MPa和35.2MPa，均提高了100％以上。说明本发明的透水水泥混凝土增强剂能显著增加透水水泥混凝土的抗压强度。

实施例5

1.组分构成与实施例1相同。

2.生产方法与实施例1方法相同。

测试例5

试验配比如下：

填料：水泥(普通硅酸盐水泥52.5)用量450kg/m3；

集料：单级配玄武岩，粒径为5～10mm；

水灰比(w/c)为0.3；集灰比为3.5；

透水水泥混凝土增强剂掺量为水泥用量的6％。

用测试例1所示的成型方法、养护条件和试验仪器，测试高强水泥混凝土抗压强度，测试结果如表5。

表5高强水泥混凝土抗压强度

因为透水水泥混凝土要做高强度是很难达到的，测试例5是体现本发明的增强剂在配合高强水泥的情况下，是可以达到高性能混凝土的高强度标准的。

测试例6

测试配比如测试例1，测试透水性水泥混凝土的坍落度，测试结果如表6。

表6增强剂对透水性水泥混凝土坍落度的影响

编号	增强剂掺量(％)	坍落度	泌水
				1#	0	＞180mm	严重
2#	2	＜50mm	无
				3#	4	＜50mm	无

测试结果显示，添加增强剂后，透水性水泥混凝土的增稠性、保水性明显增强；同时具有良好的施工性能，保障透水水泥混凝土的施工效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种透水水泥混凝土增强剂，其特征在于，以各组分的总重量计，该增强剂包括以下组分：

其中，所述EVA乳液为乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液，醋酸乙烯含量≥15％；所述增稠剂为亲水性高分子化合物；所述消泡剂为有机硅类化合物；所述增稠剂为聚乙烯醇。

2.根据权利要求1所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。

4.根据权利要求1所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，所述增强剂包括防冻剂或缓凝剂。

5.根据权利要求4所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，所述防冻剂为水溶性有机化合物类防冻剂，以各组分的总重量计，所述防冻剂含量小于或等于2.0％。

6.根据权利要求5所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，所述防冻剂为三乙醇胺、乙二醇和丙二醇中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的透水水泥混凝土增强剂，其中，以各组分的总重量计，所述缓凝剂含量小于或等于3.0％，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、焦磷酸钠和柠檬酸钠中的至少一种。

8.一种如权利要求1-3中任意一项所述的透水水泥混凝土增强剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)在温度为5～35℃的条件下，按照重量配比在生产设备中加入去离子水，在500～1000转/min的搅拌条件下缓慢加入EVA乳液，并搅拌15min～20min；

2)然后加入增稠剂，搅拌10min～15min；

3)然后加入减水剂和消泡剂，搅拌反应直至成品乳液产品分散均匀，无气泡和颗粒。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，该方法在步骤2)与步骤3)之间包括：

加入防冻剂或缓凝剂，搅拌5min～10min。