CN106746892B - 一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法，以复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.4～1.6％的硅酸盐、0.4～2.2％的硼酸盐和0.4～2.0％的磷酸盐中的至少一种。本发明的复配聚羧酸减水剂中，各类无机盐与聚羧酸相互配合，协同作用，提高了蒸养混凝土的脱模强度，进一步大幅度提高了蒸养混凝土的后期强度，降低了由于蒸养过程而使蒸养预制构件后期强度受到损伤的程度，从而提高了蒸养混凝土的性能，不仅成本低于现有的同类产品，而且对于各类水泥都有良好的适应性，对钢筋也无锈蚀作用，极其适用于预制构件的生产。

Description

一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法。
背景技术
聚羧酸高性能减水剂是继木钙、萘系和氨基系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂。我国自上世纪末开始进行聚羧酸系减水剂的研究，2005年后聚羧酸系减水剂的应用进入了快速发展阶段，用量呈几何倍数增加。聚羧酸系减水剂不仅性能优异，而且生产和使用具有符合环保要求，有害物质含量少，被公认为是混凝土外加剂今后的发展方向。
由于蒸养混凝土的养护过程是通过蒸汽加速水泥的水化，快速提高混凝土的早期强度，达到提前脱模，加快模具周转效率，提高生产率的目的，但是这种前期的加速过程往往会导致蒸养混凝土的后期强度相对于标准养护同龄期的强度大幅度的降低，对预制构件的耐久性影响很大。
目前，将聚羧酸系减水剂应用于混凝土预制构件中成为研究热点，虽然有些具有提高蒸养混凝土后期强度的作用，但成本较高。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明目的是提供一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂及其制备方法。通过复配微量无机盐组分，提高蒸养混凝土的脱模强度，进一步大幅度提高了蒸养混凝土的后期强度，同时不仅降低了快速养护对于混凝土的破坏程度，而且成本低，能快速的应用到现场。解决了现有的聚羧酸减水剂应用于蒸养混凝土生产中不能有效提高混凝土后期强度，以及成本高的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.4～1.6％的硅酸盐、0.4～2.2％的硼酸盐和0.4～2.0％的磷酸盐中的至少一种。
进一步地，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.8％的硅酸盐和0.4％～2.0％的硼酸盐。
进一步地，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.8％的硅酸盐和0.4％～1.8％的磷酸盐。
优选地，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.8％的硅酸盐、0.4％的磷酸盐和0.4％～0.8％的硼酸盐。
进一步地，所述硅酸盐为硅酸钠；所述磷酸盐为六偏磷酸钠、四聚磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种；所述硼酸盐为硼砂。
优选地，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。
本发明的硅酸盐、磷酸盐和硼酸盐均为分析纯。
进一步地，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中还包括：15-30％的聚羧酸减水剂和0.01-0.04％的消泡剂。
具体地，所述聚羧酸减水剂采用固含量为40％的聚羧酸减水剂。
具体地，所述消泡剂采用有机硅氧烷和聚醚类消泡剂。
进一步地，以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中无机盐组分的质量百分数为0.4-2.0％。
本发明的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配方量称取无机盐、聚羧酸减水剂、消泡剂和适量水；
步骤二、将复配的无机盐组分均匀混合，得到无机盐混合物；
步骤三、将聚羧酸减水剂、消泡剂和水依次加入步骤二的无机盐混合物中，搅拌均匀，即得适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂。
本发明的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂作为混凝土外加剂添加至蒸养混凝土中的应用，且其中的无机盐组分既可单独加入混凝土中，也可以与常用的聚羧酸减水剂复配使用。使用时先加入适量水分散溶解后，再加入混凝土或者现有的聚羧酸减水剂中。
进一步地，以占混凝土胶凝材料质量的2.0～3.0％的比例，将复配聚羧酸系减水剂添加到混凝土拌合物中，然后进行蒸汽养护。
优选地，以占混凝土胶凝材料质量的2.0～2.5％的比例，将复配聚羧酸系减水剂添加到混凝土拌合物中。
具体地，蒸汽养护的制度为：静停4h～升温1h～60℃下恒温6h～降温1h。
本发明的重点在于不同组分和用量的无机盐的复配，微量的硅酸盐掺入加速了C2S、C3S等矿物的水化，并激发了混凝土中粉煤灰的二次水化反应，加速了Ca(OH)2的消耗。且微量的硅酸钠并不会对混凝土的安定性有影响。磷酸盐和硼砂盐类的加入可以有效的缓解蒸汽养护加速过程中对水泥石结构的变相破坏，磷酸盐与硼酸盐通过自身的络合吸附控制着蒸养过程中水泥水化的均匀性，在一定程度上起到在蒸养过程中对混凝土的保护作用。另外，磷酸盐与硼酸盐的掺量也是本发明的关键点，若二者的用量控制不当反而对蒸养混凝土的强度发展不利。
本发明提供的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂中，各类无机盐与聚羧酸相互配合，协同作用，得到了适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸，将此复配聚羧酸在混凝土拌合过程中加入，然后进行蒸汽养护，提高了蒸养混凝土的脱模强度，进一步大幅度提高了蒸养混凝土的后期强度，降低了由于蒸养过程而使蒸养预制构件后期强度受到损伤的程度，从而提高了蒸养混凝土的性能，且成本远远低于现有的同类产品，以极小的经济成本解决了后期强度偏低的问题。另一方面，掺入一定量的消泡剂，消除了由于含气量过大对蒸养混凝土产生的不利影响。
另外，本发明的复配聚羧酸减水剂与聚羧酸得到了适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸，该复配聚羧酸为液态，具有良好的和易性，可以提高蒸养混凝土的耐久性和抗压强度。而且，本发明的适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸制备方法简单，成本低，对于各类水泥都有良好的适应性，而且对钢筋无锈蚀作用，极其适用于预制构件的生产。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例1的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，以复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，其中无机盐组分为0.4％～1.6％的硅酸钠，聚羧酸减水剂为20％，消泡剂为0.04％，以及余量的水，均匀混合后得复配聚羧酸减水剂1。其中，采用0.4％的硅酸钠的复配聚羧酸记为1-1；采用0.8％的硅酸钠的复配聚羧酸记为1-2；采用1.2％的硅酸钠的复配聚羧酸记为1-3；采用1.6％的硅酸钠的复配聚羧酸记为1-4。
实施例2
本实施例2的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，以复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，其中无机盐组分为硅酸盐和磷酸盐的混合物，且无机盐混合物的质量百分数为复配聚羧酸系减水剂的0.4-2.0％；聚羧酸减水剂为20％，消泡剂为0.04％，以及余量的水，均匀混合后得适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂2。
实施例3
本实施例3的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，以复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，其中无机盐组分为硅酸盐和硼酸盐的混合物，且无机盐混合物的质量百分数为复配聚羧酸系减水剂的0.4-2.0％；聚羧酸减水剂为20％，消泡剂为0.04％，以及余量的水，均匀混合后得适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂3。
实施例4
本实施例4的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，以复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，其中无机盐组分为硅酸盐、磷酸盐和硼酸盐的混合物，且无机盐混合物的质量百分数为复配聚羧酸系减水剂的0.4-2.0％；聚羧酸减水剂为20％，消泡剂为0.04％，以及余量的水，均匀混合后得适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂4。
实施例5
本发明的适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂，是通过以下步骤实现的：
步骤一、按复配组分及含量称取各原料；以及聚羧酸减水剂、消泡剂和水；
步骤二、将各复配组分的无机盐组分均匀混合，得到混合物；
步骤三、将聚羧酸减水剂、消泡剂和水按顺序加入步骤二的混合物中，搅拌均匀，得到适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂。
试验例
本试验例的对比组采用普通聚羧酸应用于蒸养混凝土，不添加上述无机盐组分，按质量百分数，包括20％聚羧酸减水剂液体(含固量40％)，0.04％消泡剂和余量的水。制备方法为将上述配比的聚羧酸减水剂液体、消泡剂和水混合搅拌均匀即可。
试验例1
将实施例1的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂1作为外加剂，掺量为胶凝材料的2.5％，分别加入单方混凝土Ⅰ配比，复配组分掺量控制在0.05％以内，蒸养制度为静停(4h)～升温(1h)～恒温(60℃，6h)～降温(1h)。得到混凝土测试样品四组。即复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.01％，编号为1-1；复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.02％，编号为1-2；复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.03％，编号为1-3；比对组编号为1～0。其中单方混凝土Ⅰ配比为：水泥：粉煤灰：砂子：石子:水＝360:75:722:1128:145；水泥采用PO.42.5水泥、粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰、碎石、砂子为Ⅱ区中砂。
按照国标GB50081～2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对上述的混凝土样品进行了测试，混凝土成型试块的强度测试结果如下表1。
表1采用实施例1减水剂的混凝土成型试块的强度测试结果
通过表1的测试结果可以看出，本发明实施例1的各组分在极低的掺量下，在蒸汽加速养护过后，依然可以较大的提高早期强度，这一点对于加速磨具的周转速度至关重要。同时在掺量为0.02％的情况下相对于对比组提升明显，并且也从中可以知道，本发明的关键在于控制其掺量，掺量过大效果截然不同。
试验例2
将实施例2的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂2作为外加剂，掺量为胶凝材料的2.5％，分别加入单方混凝土Ⅰ配比，复配组分掺量控制在0.05％以内，蒸养制度为静停(4h)～升温(1h)～恒温(60℃，6h)～降温(1h)。得到混凝土测试样品四组。即复配聚羧酸减水剂中的复配组分2的掺量为胶凝材料0.03％，硅酸盐与磷酸盐2:1，编号为2-1；复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.04％，硅酸盐与磷酸盐1:1，编号为2-2；复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.05％，硅酸盐与磷酸盐比例为2:3，编号为2-3；对比组编号为2-0。试验结果如表2：
表2采用实施例2减水剂的混凝土成型试块的强度测试结果
通过表2可以看出当硅酸盐与磷酸盐按照2:1的比例进行复配使用效果最为优良，最关键是要控制两种盐类的掺量，效果不论是脱模强度还是28d的蒸养混凝土强度，都相对于未掺的对比组有了较大的提高，28d强度将近提高了6MPa，并且也从本例再次证明本发明的创新点一方面在于原料的组合，另一方面更在于控制无机盐的掺量，不仅使蒸养混凝土本身在蒸汽养护过程中加速成型，同时也保证了后期强度的优良增长。
试验例3
将实施例3的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂3作为外加剂，掺量为胶凝材料的2.5％，分别加入单方混凝土Ⅰ配比，复配组分掺量控制在0.05％以内，蒸养制度为静停(4h)～升温(1h)～恒温(60℃，6h)～降温(1h)。得到混凝土测试样品四组。即复配聚羧酸减水剂中的复配组分3的掺量为0.03％，硅酸盐与硼酸盐2:1，编号为3-1；复配聚羧酸减水剂中的复配组分3的掺量为胶凝材料0.04％，硅酸盐与硼酸盐1:1，编号为3-2；复配聚羧酸减水剂中的复配组分1的掺量为胶凝材料0.05％，硅酸盐与硼酸盐比例为2:3，编号为3-3；比对组编号为3-0。试验结果如表3：
表3采用实施例3减水剂的混凝土成型试块的强度测试结果
通过表3的测试结果可以看出，本发明的复配组分在较低的掺量下，抗压强度有明显的提高，不论是脱模、3d、7d还是28d的强度都相对于未掺的对比组有了较大的提高，缩短了与标准养护试件28d强度的差距。证明了该复配组分能够显著的改善蒸养混凝土的性质，本复配组分的关键点在于组分和用量。
试验例4
将实施例4的基于蒸养混凝土的复配聚羧酸减水剂4作为外加剂，掺量为胶凝材料的2.5％，分别加入单方混凝土Ⅰ配比，复配组分掺量控制在0.05％以内，蒸养制度为静停(4h)～升温(1h)～恒温(60℃，6h)～降温(1h)。得到混凝土测试样品四组。即复配聚羧酸减水剂中的复配组分4的掺量为胶凝材料0.03％，硅酸盐、磷酸盐和硼酸盐比例1:1:1，编号为4-1；对比组编号为4-0。试验结果如表4：
表4采用实施例4减水剂的混凝土成型试块的强度测试结果
通过本次配比试验，再次证明了本复配聚羧酸减水剂对于蒸养混凝土具有优良的增强效果，缩短了与同龄期标准养护试件在强度发展上的差距，因此，本发明的复配聚羧酸减水剂非常适用于预制构件的生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，其特征在于：以所述复配聚羧酸系减水剂的总质量为基准，所述复配聚羧酸系减水剂中的无机盐组分包括：0.4～1.6％的硅酸盐、0.4～2.0％的硼酸盐和0.4～2.0％的磷酸盐，所述硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐的添加比例为1:1:1；且无机盐组分的质量百分数为复配聚羧酸系减水剂的0.4-2.0％；还包括聚羧酸减水剂为20％，消泡剂为0.04％，以及余量的水，均匀混合后得所述复配聚羧酸减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂，其特征在于：所述硅酸盐为硅酸钠；所述磷酸盐为六偏磷酸钠、四聚磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种；所述硼酸盐为硼砂。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按配方量称取无机盐、聚羧酸减水剂、消泡剂和适量水；
步骤二、将复配的无机盐组分均匀混合，得到无机盐混合物；
步骤三、将聚羧酸减水剂、消泡剂和水依次加入步骤二的无机盐混合物中，搅拌均匀，即得适用于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂。
4.如权利要求1或2所述的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂作为混凝土外加剂添加至蒸养混凝土中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种基于蒸养混凝土的复配聚羧酸系减水剂作为混凝土外加剂添加至蒸养混凝土中的应用，其特征在于，以占混凝土胶凝材料质量的2.0～3.0％的比例，将复配聚羧酸系减水剂添加到混凝土拌合物中，然后进行蒸汽养护。
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Denomination of invention: A Composite Polycarboxylic Acid Water Reducing Agent Based on Steam Curing Concrete and Its Preparation Method

Effective date of registration: 20230614

Granted publication date: 20190806

Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee

Pledgor: SHAANXI YOUBANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023610000438

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