CN107337375A - 一种混凝土外加剂及使用其的一种预拌透水混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预拌透水混凝土外加剂及透水混凝土。所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：减水组分10‑20%，水化调控组分1‑5%，粘度调节组分0.1‑1.0%，水分蒸发抑制组分0.5‑5%，触变剂组分0.5‑3%，余量为水。本发明所述预拌透水混凝土外加剂可有效改善透水混凝土的工作状态，极大地提高骨料表面浆体包裹的粘聚性、均匀性，并且可有效延长透水混凝土可工作时间，满足透水混凝土预拌生产、长距离运输和长时间施工的要求，促进透水混凝土生产、施工质量的控制。

Description

一种混凝土外加剂及使用其的一种预拌透水混凝土

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土外加剂及使用其的一种预拌透水混凝土。

背景技术

随着国家、地方自上而下对建设“海绵城市”、低影响开发雨水系统的大力推进，越来越多的城市和地区加入其中。作为低影响开发设施的重要组成之一，透水混凝土将广泛地用于城市道路、广场，以及小区道路、停车场建设中。国内传统透水混凝土制备施工——现拌现浇模式将既不能满足其大规模应用的需求，也无法保障工程施工质量，混凝土预拌将成为未来国内透水混凝土的主要制备方式。

透水混凝土因具有坍落度小、浆体用量少和内部孔隙多等特点，导致混凝土极易因失水造成浆体失去胶凝性，施工时间较短；采用预拌方式，混凝土在运输过程中将不可避免地遭遇颠簸、振动等影响，出现浆体下沉、无法包裹骨料等现象，混凝土因此无法浇筑。针对以上特点，调控普通混凝土工作状态与时间的方法对于透水混凝土不再完全适用，因此制备满足预拌生产、运输和施工过程工作状态要求的透水混凝土以及解决其长时间保塑难题是推进“海绵城市”建设的重要保障。

201610122436.7申请了一种透水混凝土防结垢专用外加剂及其制备方法，在使用减水分散组分以外增加防结垢组分和改性增效组分，提高水泥水化的稳定性和调整混凝土和易性，具有良好的运输车防结垢特点。然而，该外加剂仅通过使用增稠组分单纯提高透水混凝土浆体黏度，以提高其保水性和浆体粘聚性，但其拌合后依然无法如普通预拌混凝土一样在无外力作用下自动流入罐车内，此外对于工程现场卸料后暴露于空气中的工作状态维持也不具有适用性。

CN201510845635公开了一种水泥基透水混凝土改性外加剂及其制备方法，利用减水和絮凝保塑组分保持浆体稳定性、粘滞性和包裹性，促使骨料粘接节点粗壮，适用于常规预拌混凝土罐车封闭运输与长时间保塑（1.5h）。

针对透水混凝土预拌生产施工的专用外加剂尚不多见，目前国内绝大多数透水混凝土仍采用现场搅拌浇筑的生产模式，上述两项专利（申请）均提出了透水混凝土预拌生产和运输的外加剂和制备方法。与普通混凝土的区别在于，透水混凝土的工作性能如调控不当，浆体易在搅拌、运输和施工过程中沉底，影响透水性能；透水混凝土是一种多孔隙“贫浆体系”，施工过程较长时间直接暴露于空气中，易失水硬化；此外，除了需要维持其生产、运输过程中的工作状态外，在较长时间的浇筑施工中，其浆体与骨料的粘结状态和工作性能保持是其力学性能、长期和耐久性能持续发展的前提。

为满足预拌生产施工的需求，根据长期试验研究与工程经验，新拌透水混凝土的工作状态必须满足以下条件：

（1）为实现透水混凝土浆体与骨料之间更好的粘结，新拌透水混凝土浆体必须具有一定的流动性；

（2）当新拌透水混凝土流动性提高以后，其浆体在外力振动（预拌混凝土运输过程中不可避免的颠簸与振动以及现场浇筑施工时外加高频振动成型等）甚至自重作用下，均易出现浆体下沉堵塞孔隙的现象，因此必须提高新拌透水混凝土的黏度，延缓浆体的流动速度；

（3）此外，针对预拌生产施工特点，新拌透水混凝土在经搅拌均匀后装入罐车中或从罐车中倒出时，透水混凝土仍需具有一定的流动性。

然而，以上三个条件是相互矛盾的。

发明内容

本发明为解决预拌透水混凝土从生产制备、装料运输和卸料浇筑分阶段、全过程的工作状态调控难题，提供了一种预拌透水混凝土专用外加剂。

本发明所述的混凝土外加剂能够在较高黏度条件下实现透水混凝土良好的触变性，满足透水混凝土在预拌生产、运输和浇筑过程中均有良好的工作状态，使新拌透水混凝土需具有低剪切速率下具有高黏度、高剪切速率下具有低黏度的特征方能同时满足以上条件；同时降低其用水量敏感性，通过抑制其内部水分蒸发和水化速率调控，提高其长时间保塑效果。

本发明提供了一种预拌透水混凝土外加剂，由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分 10-20%，

水化调控组分 1.0-5.0%，

粘度调节组分 0.1-1.0%，

水分蒸发抑制组分 0.5-5%，

触变剂组分 0.5-3%，

水 余量，

总重量以100%计；

所述减水组分为具有线性主链的聚羧酸高性能减水剂，且线性主链上含羧基、磺酸基以及羧酸酯基等基团；

所述水化调控组分为糖类、葡萄糖酸盐类、磷酸盐类和酒石酸盐类的任意一种；

所述粘度调节组分为纤维素醚、可溶性淀粉、聚丙烯酰胺的任意一种；

所述水分蒸发抑制组分为脂肪醇乳液、丙烯酸类乳液的任意一种；

所述触变剂组分为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、有机膨润土、硅酸镁铝类物质的任意一种。

上述预拌透水混凝土外加剂中减水组分、水化调控组分、粘度调节组分、水分蒸发抑制组分和触变剂组分及其各自质量比例可实现如下综合效果：

预拌透水混凝土外加剂与水泥、骨料、水等原材料一齐混合搅拌后，减水组分能够增加混凝土中浆体流动度，使其能够较容易地粘附在骨料表面；粘度调节组分与触变剂组分既可提高透水混凝土浆体在静态和低剪切速率下的黏度，使其在自然堆积和颠簸、振动时保持良好粘聚性，又能在高速剪切作用后降低浆体粘度，保证透水混凝土具有一定的流动性并在短时间内恢复高粘聚状态。此外，具有缓释功能的聚羧酸外加剂优良的保塑功能，能够一定程度上延长透水混凝土的工作性能；水化调控组分和水分蒸发抑制组分共同使用，能够从两方面延缓透水混凝土工作性损失：一定掺量范围内的水化调控组分可以通过延缓水泥水化过程保持透水混凝土流动性；然而，透水混凝土的多孔结构造成其与空气接触的表面积与普通混凝土相比更大，透水混凝土的工作性保持与普通混凝土最大的差异即为其更易出现失水凝固，水分蒸发抑制组分能够稳定锁住混凝土内的水分，保证混凝土浆体内含有足够多的自由水，避免透水混凝土在生产、运输和施工过程中过早出现流动性损失。与常规混凝土保塑最大的区别在于，本申请通过抑制透水混凝土生产、运输和施工过程中水分损失，提升其工作状态保持时间。

本发明所述的透水混凝土，其组成以重量份数计，包括下述组分：

水泥 300-450份，

单级配碎石 1400-1600份，

水 80-120份，

预拌透水混凝土外加剂 6-10份。

本发明的有益效果是：

（1）本发明利用具有缓释功能的聚羧酸减水剂、水化调控组分和水分蒸发抑制组分共同作用，从延长减水剂分子作用时间、延缓水泥水化过程以及抑制浆体中自由水蒸发三个方面，保障混凝土在较长时间内含有足够的自由水和颗粒间的相互排斥，促进其3h以上保塑功能的实现；

（2）本发明所述预拌透水混凝土外加剂使用后，透水混凝土拌合后浆体能够稳定、均匀包裹粘附在骨料表面；在静止状态或外力振动条件下透水混凝土始终良好粘聚，浆体不下沉堵孔；在拌楼或罐车拌合卸料时，透水混凝土浆体因具有显著剪切变稀特性，其在经高速剪切卸料时仍具有一定的流动性，可顺利进入罐车和方便浇筑施工，而良好的触变性又使其能够在短时间内恢复高粘聚状态。以上工作性能的3个特点，既是透水混凝土实现预拌生产、施工的必要前提，又是透水混凝土硬化后浆体牢固粘结、孔隙均匀分布促进其高强度、强透水协调统一的重要保障。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

为了评价本发明在预拌透水混凝土中工作性改善的效果，制备养护28d后，分别测试拌合后和拌合3h后掺入预拌混凝土外加剂和空白组混凝土的抗压强度和透水系数。具体操作如下：

制备：参照CJJ/T 135《透水混凝土路面技术规程》中规定的透水混凝土配合比进行混凝土拌合，胶材选用江南小野田P·II 52.5水泥，用量400kg/m³，骨料为5-10mm玄武岩，用量1500kg/ m³，用水量100kg/m³。

成型与养护：将混凝土拌合后和拌合3h后分别浇筑成型150mm×150mm×150mm的立方体试件和Φ100mm×50mm圆柱体试件，带模养护1d后拆模，标准养护至28d。

透水混凝土浆体流变参数测试：将拌合均匀的透水混凝土在振动台上过4.75mm筛获取浆体，流变性能采用美国Brookfield公司R/SP-SST软固体测试流变仪测试。通过变化黏度计的剪切速率，在90s内使剪切速率从0s-1增加到100s-1，再在相同的时间内使剪切速率100s-1降至0s-1，得到不同剪切速率下（1s^-1和100s^-1）浆体的表观黏度。

透水混凝土性能测试：参照GB 50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试透水混凝土28d抗压强度，参照CJJ/T 135《透水混凝土路面技术规程》测试透水混凝土的透水系数。

实施例1

一种预拌透水混凝土外加剂及其制备方法，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，醚类聚羧酸减水剂，10%，

水化调控组分，工业白糖，1.0%，

粘度调节组分，甲基纤维素醚，0.1%，

水分蒸发抑制组分，十二醇乳液，1.0%，

触变剂组分，聚酰胺蜡，2%，

水 余量。

使用前述混凝土外加剂制备透水混凝土试件，透水混凝土配合比如下表所示：

表1 透水混凝土配合比

原材料	P·O42.5水泥	5-10mm玄武岩	水	外加剂
					用量/kg/m3	350	1500	90	7

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为1.178Pa·s和0.1965Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为25.5MPa和5.3mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为25.0MPa和5.6mm/s。

实施例2

一种预拌透水混凝土外加剂及其制备方法，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，酯类聚羧酸减水剂，15%，

水化调控组分，三聚磷酸钠，5.0%，

粘度调节组分，水溶性淀粉，1.0%，

水分蒸发抑制组分，十六醇乳液，0.5%，

触变剂组分，气相二氧化硅，0.5%，

水 余量。

使用前述混凝土外加剂制备透水混凝土试件，透水混凝土配合比如下表所示：

表2 透水混凝土配合比

原材料	P·O42.5水泥	3-5mm玄武岩	水	外加剂
					用量/kg/m3	300	1600	80	6

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为1.037Pa·s和0.2059Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为22.3MPa和6.7mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为21.2MPa和6.8mm/s。

实施例3

一种预拌透水混凝土外加剂及其制备方法，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，酯类聚羧酸减水剂，20%，

水化调控组分，葡萄糖酸钠，3.0%，

粘度调节组分，聚丙烯酸酰胺，0.5%，

水分蒸发抑制组分，纯丙乳液，5.0%，

触变剂组分，有机膨润土，1.0%，

水 余量。

使用前述混凝土外加剂制备透水混凝土试件，透水混凝土配合比如下表所示：

表3 透水混凝土配合比

原材料	P·O42.5水泥	10-16mm石灰岩	水	外加剂
					用量/kg/m3	400	1550	100	8

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.992Pa·s和0.207Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为30.7MPa和4.1mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为32.2MPa和4.9mm/s。

实施例4

一种预拌透水混凝土外加剂及其制备方法，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，酯类聚羧酸减水剂，20%，

水化调控组分，酒石酸钠，3.0%，

粘度调节组分，羟丙基甲基纤维素醚，0.5%，

水分蒸发抑制组分，苯丙乳液，4.0%，

触变剂组分，硅酸镁铝，3.0%

水 余量。

使用前述混凝土外加剂制备透水混凝土试件，透水混凝土配合比如下表所示：

表4 透水混凝土配合比

原材料	P·O42.5水泥	10-16mm石灰岩	水	外加剂
					用量/kg/m3	450	1500	120	10

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.9857Pa·s和0.2056Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为35.0MPa和3.9mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为33.5MPa和2.6mm/s。

对比例1

对比例1中缺少水化调控组分，其它与实施例1相同。

一种预拌透水混凝土外加剂，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，醚类聚羧酸减水剂，10%，

粘度调节组分，甲基纤维素醚，0.1%，

水分蒸发抑制组分，十二醇乳液，1.0%，

触变剂组分，聚酰胺蜡，2%，

水 余量。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为1.232Pa·s和0.1985Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为25.0MPa和5.0mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为3.2MPa和5.1mm/s。

对比例2

对比例2中缺少粘度调节组分，其它与实施例1相同。

一种预拌透水混凝土外加剂，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，醚类聚羧酸减水剂，10%，

水化调控组分，工业白糖，1.0%，

水分蒸发抑制组分，十二醇乳液，1.0%，

触变剂组分，聚酰胺蜡，2%，

水 余量。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.8954Pa·s和0.1734Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为29.5MPa和0.2mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为28.3MPa和0.1mm/s。

对比例3

对比例3中缺少水分蒸发抑制组分，其它与实施例1相同。

一种预拌透水混凝土外加剂，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，醚类聚羧酸减水剂，10%，

水化调控组分，工业白糖，1.0%，

粘度调节组分，甲基纤维素醚，0.1%，

触变剂组分，聚酰胺蜡，2%，

水 余量。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为1.356Pa·s和0.2359Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为24.8MPa和5.6mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为5.6MPa和5.0mm/s。

对比例4

对比例4中缺少触变剂组分，其它与实施例1相同。

一种预拌透水混凝土外加剂，所述预拌透水混凝土外加剂由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分，醚类聚羧酸减水剂，10%，

水化调控组分，工业白糖，1.0%，

粘度调节组分，甲基纤维素醚，0.1%，

水分蒸发抑制组分，十二醇乳液，1.0%，

水 余量。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.4032Pa·s和0.146Pa·s。

将掺入以上配比的预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土养护28d后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为24.4MPa和5.0mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为25.9MPa和5.2mm/s。

对比例5

CN201610122436.7发明了一种透水混凝土防结垢专用外加剂。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.5341Pa·s和0.2587Pa·s。

所得样品掺入透水混凝土后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为23.8MPa和4.9mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为7.8MPa和4.4mm/s。

对比例6

CN201610013237.2提出了一种高透水缓凝型混凝土添加剂。

其透水混凝土的组成与实施例1相同。

拌合后透水混凝土浆体在1s^-1和100s^-1剪切速率 时的表观黏度分别为0.3628Pa·s和0.1157Pa·s。

所得样品掺入透水混凝土后，拌合后成型试块抗压强度和透水系数分别为26.8MPa和5.3mm/s；拌合3h后成型试块抗压强度和透水系数分别为9.4MPa和5.0mm/s。

本发明的各原料上下限取值，以及其区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (2)

1.一种预拌透水混凝土外加剂，其特征在于，由以下各组分按重量百分比混合而成：

减水组分 10-20%，

水化调控组分 1.0-5.0%，

粘度调节组分 0.1-1.0%，

水分蒸发抑制组分 0.5-5%，

触变剂组分 0.5-3%，

水 余量，

总重量以100%计；

所述减水组分为具有线性主链的聚羧酸高性能减水剂，且线性主链上含羧基、磺酸基以及羧酸酯基基团；

所述水化调控组分为糖类、葡萄糖酸盐类、磷酸盐类和酒石酸盐类的任意一种；

所述粘度调节组分为纤维素醚、可溶性淀粉、聚丙烯酰胺的任意一种；

所述水分蒸发抑制组分为脂肪醇乳液、丙烯酸类乳液的任意一种；

所述触变剂组分为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、有机膨润土、硅酸镁铝类物质的任意一种。

2.应用权利要求1所述预拌透水混凝土外加剂的透水混凝土，其特征在于，所述的透水混凝土，其组成以重量份数计，包括下述组分：

水泥 300-450份，

单级配碎石 1400-1600份，

水 80-120份，

预拌透水混凝土外加剂 6-10份。