CN107673649A - 复合混凝土添加剂 - Google Patents

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    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302—Water reducers

Abstract

本发明公开了一种复合混凝土添加剂及其制备方法，复合混凝土添加剂包含以下重量份组分：改性木质素磺酸盐：10‑30份；聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：5‑10份；改性壳聚糖：1‑3份；十二烷基硫酸钠：0.01‑0.03份；膦丁烷三羧酸4‑8份；聚乙烯醇：1‑3份。本发明具有减少坍落损失，减少混凝土表面收缩和裂缝，提高混凝土的抗渗性和耐久性，全面提高混凝土的综合性能。

Description

复合混凝土添加剂
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂，特别涉及混凝土外加剂中的添加剂。
背景技术
20世纪70-80年代初，中国研发出萘磺酸盐甲醛缩合物和磺化三聚氰胺树脂高效减水剂，开始了对混凝土外加剂研究的新阶段，随着混凝土应用范围的扩大，种类日益增多，而且建筑结构复杂化和大型化，对外加剂的要求越来越高，目前外加剂的发展主要由以下趋势：一、复合多功能型；二、品种系列化、多样化；三、降低生产成本。混凝土外加剂按照功能通常分为六类，而减水剂主要功能是改善新搅拌混凝土流动性。
目前混凝土在使用过程中主要存在以下问题——强度、开裂和耐久性，尤其是混凝土在使用过程中容易产生微裂纹，微裂纹产生对混凝土的抗压强度影响较小，但是对混凝土的抗拉性能影响很大，容易产生裂缝和脆性大。目前解决此类问题的主要手段是在混凝土中加入纤维防裂，纤维的加入增加了混凝土韧性的同时影响了混凝土的流动性。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明提供一种掺量低、降低水泥水化热、全面改善混凝土力学性能的复合混凝土添加剂。
技术方案：本发明所述一种混凝土减水剂，各组分重量份如下：改性木质素磺酸盐：10-30份；聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：5-10份；改性壳聚糖：1-3份；十二烷基硫酸钠：0.01-0.03份；膦丁烷三羧酸4-8份；聚乙烯醇：1-3份。
其中，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(CAS号：25852-47-5)在本发明中主要作为黏合剂，增加混凝土的韧性。
所述改性壳聚糖分子量为10-30万KDa。
所述聚乙烯醇的黏度为20.5-24.5cps，醇解度87-89％。聚乙烯醇在本发明中作为增塑剂。
所述改性木质素磺酸盐与改性壳聚糖的重量比为10:1。
所述改性壳聚糖与聚乙烯醇重量比为1:1。
所述改性壳聚糖制备方法为：(1)将壳聚糖加入乙酸中溶解；(2)将步骤(1)溶液缓慢加入四氢呋喃溶液中，在70-80℃下搅拌均匀；(3)向步骤(2)所得的溶液中缓慢加入月桂酸酐，搅拌，在80-90℃条件下反应4-5h；4)将步骤(3)中所得的溶液加入乙醇沉淀、过滤得成品。所述壳聚糖与月桂酸酐的重量比为0.1-0.2。所述改性壳聚糖的取代度为0.05-0.1。本发明中加入改性壳聚糖的主要原因是为了增加混凝土的流动性，但是未经改性的壳聚糖的缺点是在潮湿的环境下，特别是露天的桥梁和大型的体育场馆的顶板和屋架等混凝土，容易因为壳聚糖的吸水，使混凝土内部产生毛细管力，导致混凝土收缩，形成裂纹。
有益效果：本发明具有减少坍落损失，减少混凝土表面收缩和裂缝，提高混凝土的抗渗性和耐久性，全面提高混凝土的综合性能。
具体实施方式
一、原料来源
改性木质素磺酸盐购自湖北远程赛创科技有限公司；
聚醚多元醇购自广州市汇翔化工有限公司；
聚乙烯醇购自广州市启林化工有限公司；
其余材料均市售所得。
二、性能测试方法
1、坍塌度和扩展度试验
用标准坍落度圆锥筒测定，筒为铁皮制成、高度H为300mm，上口直径d为100mm，下底直径D为200mm，将坍落度筒置于平板上，然后将混凝土拌和物分3层装入筒内，每层用弹头棒均匀地捣25次，多余试样用镘刀刮平，然后垂直提起坍落度筒，将坍落度筒和混合料并排放于平板上，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差极为新拌混凝土的坍落度，用钢尺测量混凝土扩展后的最大直径与最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，其算术平均值作为扩展度值。
2、劈拉强度测试方法
按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》《JTG E30-2005》进行劈拉法试验。
3、抗弯拉强度测试方法
参照《混凝土抗压弹性模量测定方法探讨》[J].四川建材,2008(1):2-4.提供的方法测定。
4、混凝土冻融试验方法
按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》《JTG E30-2005》进行抗冻性试验。采用快速冻融试验机测定混凝土的抗冻性能，一次冻融循环历时2-5h，其中融化时间不小于整个冻融时间的1/4。在冻结和融化终了时，试件中心温度分别控制在-18℃±2℃和5℃±2℃，试件内外温差不宜超过28℃，冻和融之间转换试件不超过10min。
利用DT-9W型动弹性模量测定仪测定样品动弹模量。
混凝土冻融试验的指标如下：
(1)质量损失率
Wn为n次冻融循环后试件质量变化率(％)，；
m0为冻融试验前试件的质量(kg)；
mn为n次冻融循环后的试件质量(kg)；
n＝300。
(2)相对动弹模量P
P为n次冻融循环后相对动弹性模量变(％)，n＝300；
fn为试件冻融n次循环后的横向基频(Hz)；
f0为实验前试件的横向基频(Hz)；
n＝300。
三、样品制备方法
1、改性壳聚糖的制备
将分子量为10-30万KDa的壳聚糖加入0.1％乙酸溶液中溶解，壳聚糖和乙酸溶液的质量体积比为1:5g/ml，将溶解后的壳聚糖溶液缓慢加入四氢呋喃溶液中，在70-80℃下搅拌均匀；将月桂酸酐缓慢加入上述溶液中，壳聚糖与月桂酸酐的质量比为0.15，搅拌，在80-90℃条件下反应4-5h，将反应后的溶液用95％-98％浓度的乙醇沉淀，抽滤，洗涤，烘干，得成品。
2、复合混凝土添加剂的制备
实施例1：由以下重量份组分组成：10份改性木质素磺酸盐、5份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1份改性壳聚糖、0.01份十二烷基硫酸钠、4份膦丁烷三羧酸和1份聚乙烯醇。
实施例2：由以下重量比组分组成：30份改性木质素磺酸盐、10份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、3份改性壳聚糖、0.03份十二烷基硫酸钠、8份膦丁烷三羧酸和3份聚乙烯醇。
实施例3：由以下重量比组分组成：10份改性木质素磺酸盐、5份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1份改性壳聚糖、0.03份十二烷基硫酸钠、8份膦丁烷三羧酸和3份聚乙烯醇。
实施例4：由以下重量比组分组成：30份改性木质素磺酸盐、10份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、3份改性壳聚糖、0.01十二烷基硫酸钠、4份膦丁烷三羧酸和3份聚乙烯醇。
实施例5：由以下重量比组分组成：20份改性木质素磺酸盐、8份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、2份改性壳聚糖、0.02份十二烷基硫酸钠、6份膦丁烷三羧酸和2份聚乙烯醇。
实施例6：由以下重量比组分组成：25份改性木质素磺酸盐、7份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、2.5份改性壳聚糖、0.01份十二烷基硫酸钠、4份膦丁烷三羧酸和2.5份聚乙烯醇。
实施例7：由以下重量比组分组成：15份改性木质素磺酸盐、6份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1.5份改性壳聚糖、0.03份十二烷基硫酸钠、8份膦丁烷三羧酸和1.5份聚乙烯醇。
对比例1：无改性壳聚糖，其余同实施例7。
对比例2：改性壳聚糖替换为壳聚糖，其余同实施例7。
对比例3：无聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，其余同实施例7。
对比例4：无聚乙烯醇，其余同实施例7。
3、将以上步骤制备的复合混凝土添加剂制备混凝土，混凝土配方见表1。
表1混凝土各材料用量
按照表1的组分，分别将实施例部分制备的减水剂，添加到混凝土中，制备的混凝土编号与实施例的编号对应，用实施例1制备的混凝土标记为S1，用实施例2制备的混凝土标记为S2，用实施例3制备的混凝土标记为S3，用实施例4制备的混凝土标记为S4，用实施例5制备的混凝土标记为S5，用实施例6制备的混凝土标记为S6，用实施例7制备的混凝土标记为S7，用对比例1制备的混凝土样品标记为D1，用对比例2制备的混凝土样品标记为D2，用对比例3制备的混凝土样品标记为D3，用对比例4制备的混凝土样品标记为D4，共制备了11中试样，测定11中试样的性能，观察不同减水剂对混凝土样品性能的影响，结果见表2。
表2混凝土材料性能测定结果
由以上结果可以看出，本发明的复合混凝土添加剂在其他成分均相同的情况下，能够显著的提高混凝土的综合性能，并且能够降低水泥水化热、提高混凝土的抗渗性和耐久性。在冻融试验中，可以看出本发明可以显著降低由于内部的开裂和表面剥落导致的质量和动弹性模量下降。

Claims (8)

1.一种复合混凝土添加剂，其特征在于，包含以下重量份组分：
改性木质素磺酸盐：10-30份；
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：5-10份；
改性壳聚糖：1-3份；
十二烷基硫酸钠：0.01-0.03份；
膦丁烷三羧酸4-8份；
聚乙烯醇：1-3份。
2.根据权利要求1所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述改性壳聚糖分子量为10-30万KDa。
3.根据权利要求3所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述壳聚糖与月桂酸酐的重量比为0.1-0.2。
4.根据权利要求3所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的取代度为0.05-0.1。
5.根据权利要求1所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的黏度为20.5-24.5cps，醇解度87-89％。
6.根据权利要求1所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述改性木质素磺酸盐与改性壳聚糖的重量比为10:1。
7.根据权利要求1所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述改性壳聚糖与聚乙烯醇重量比为1:1。
8.根据权利要求2所述的复合混凝土添加剂，其特征在于，所述改性壳聚糖制备方法为：
(1)将壳聚糖加入乙酸中溶解；
(2)将步骤(1)溶液缓慢加入四氢呋喃溶液中，在70-80℃下搅拌均匀；
(3)向步骤(2)所得的溶液中缓慢加入月桂酸酐，搅拌，在80-90℃条件下反应4-5h；
(4)将步骤(3)中所得的溶液加入乙醇沉淀、过滤得成品。
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