CN108424030A - 一种保坍型混凝土强效剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保坍型混凝土强效剂，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：6～20份木质素磺酸盐、6～20份聚季铵盐、1～8份异戊烯醇聚氧乙烯醚、8～20份羟基胺，本发明通过在传统混凝土强效剂中引入聚季铵盐，能够提高混凝土的和易性，并且能够有效的在增强混凝土强度的前提下降低混凝土的坍落度损失，相对于传统的混凝土强效剂，本发明能够进一步提高混凝土10％以上的抗压强度并降低其85％的坍落度损失，进而起到提高混凝土工作性、节约水泥用量等效果。

Description

一种保坍型混凝土强效剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于混凝土添加剂领域，尤其涉及一种保坍型混凝土强效剂及其制备方法和用途。

背景技术

混凝土是现代社会中应用最为广泛、使用量最大的一种建筑材料，中国是世界上使用混凝土材料最大的国家，随着国家对于基础建设领域的巨大投入和对于城镇化的迫切需求，我国混凝土及相关材料的使用量短时间内呈现缓步增长的态势，混凝土通过混凝土材料之间进行的水化反应固化从而具有较强的抗压强度，然而，由于混凝土材料之间存在反应壁垒，普通混凝土材料的水化反应仅能完成70～80％，而且，混凝土材料的水化反应类似晶体结晶的过程，普通混凝土材料经水化反应后仅有约80％的产物形成了具有结构强度的混凝土，其余反应产物存在部分缺陷，导致混凝土整体的抗压强度不能进一步提高。

为了进一步提高混凝土的性能，现有技术中通常采用向其中添加强效剂，强效剂的主要作用主要有两个，一是增加混凝土材料的分散性，使得混凝土材料的颗粒之间能够充分地分散，防止其团聚在一起，进而加速水泥的水化过程，减少混凝土中水泥的使用量，二是增加其他混凝土添加剂如减水剂等对于混凝土材料的吸附能力，增强其使用效果。

现有技术中的混凝土强效剂虽然能够提高混凝土材料的分散性，防止其团聚，在一定程度上改善混凝土的孔结构和界面过渡区，使水泥石结构变得更加致密和均匀，从而提高混凝土的强度，然而，现有技术中的混凝土强效剂中缺少保坍能力，导致混凝土固化过程中的坍落度损失过快，例如，CN105800984A中公开了一种纳米酸溶胶混凝土强效剂，成分包括pH为4.5～5.2的溶于酸性介质中的钠水玻璃溶胶，将其加入混凝土中，经28d培养后能够提高C40混凝土强度10～20％，CN102786253A中公开了一种含有早强剂、淀粉、木质素磺酸盐和填充料的混凝土强效剂，也能对于混凝土的早期强度进行一定程度的提高，但是，上述现有技术中的混凝土强效剂均不具有保坍性能，在使用时混凝土坍塌严重，半小时内坍落度损失在120mm以上。

在现有技术的基础上，本领域的技术人员需要研发一种新型的混凝土强效剂，该混凝土强效剂需要具备如下特点：(1)能够在增加混凝土强度的同时减少混凝土的坍落度损失，进而进一步提高混凝土的工作性；(2)能够改善混凝土的和易性，使其具有抗泌水、不离析、易泵送且具有较高的抗冻性和抗碳化性能；(3)适应性强，能够与各类型号的混凝土相容，与其他混凝土添加剂如保坍剂、减水剂等共混不会使混凝土产生离析、分层等现象；(4)绿色环保、无毒无害、无污染和放射性，且不含有降低混凝土效能或污染环境的离子。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种保坍型混凝土强效剂，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：

其中，按重量份数，木质素磺酸盐的含量可以为7份、9份、11份、13份、15份、17份或19份等，聚季铵盐的含量可以为7份、9份、11份、13份、15份、17份或19份等，异戊烯醇聚氧乙烯醚的含量可以为2份、4份、6份或7份等，羟基胺的含量可以为9份、11份、13份、15份、17份或19份等。

本发明利用了聚季铵盐与木质素磺酸盐、羟基胺和异戊烯醇聚氧乙烯醚之间的协同作用，能够获得一种具有强保坍效果的混凝土强效剂，与传统的强效剂相比，聚季铵盐的引入能够平衡体系内的离子平衡，提高其它组分与水泥颗粒的结合力和水泥颗粒之间的结合力，在不影响其它组分对混凝土的分散作用的前提下，减少混凝土在固化过程中的坍落度损失。

本发明中采用的各组分之间的配比亦较为关键，由于聚季铵盐类化合物中多含有氯离子等对降低混凝土强度的离子，通过选用上述配比的组分，能够较大程度的减少混凝土的坍落度损失，同时避免氯离子等有害离子对于混凝土强度的损害，使得制备的强效剂的综合性能最优。

优选地，所述强效剂中木质素磺酸盐与聚季铵盐的重量比为1:1～3，例如为1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6或1:2.8等，选用上述比例范围能够更有利于提高聚季铵盐与木质素磺酸盐等组分之间的协同效果，以实现最优的保坍性能。

优选地，所述强效剂中木质素磺酸盐与羟基胺的重量比为1:2～3，例如为1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8或1:2.9等。

优选地，所述聚季铵盐为聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10或聚季铵盐-15中的任意一种或至少两种的混合物。

优选地，所述羟基胺分子中含有至少2个(例如含有3个、4个、5个或6个等)羟基。

优选地，所述羟基胺为三乙醇胺。

优选地，按重量份数，所述强效剂中还包括4～15份改性淀粉。

优选地，所述改性淀粉为经过化学改性的淀粉。

优选地，所述改性淀粉为醚化淀粉和/或酯化淀粉。

优选地，按重量份数，所述强效剂中还包括1～8份填充料。

优选地，所述填充料为硅微粉、沥青、粉煤灰、矿渣粉或细骨料中的任意一种或至少两种的混合物。

优选地，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：

本发明的目的之二在于提供一种所述强效剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤(1)，将配方量的聚季铵盐和羟基胺溶于水中，搅拌使其混合均匀，得到混合液；

步骤(2)，将配方量的木质素磺酸盐、异戊烯醇聚氧乙烯醚加入步骤(1)中得到的混合液中，混合搅拌均匀，得到所述强效剂。

优选地，步骤(2)中所述的混合液中还包括可选的改性淀粉和/或填充料。

本发明的目的之三在于提供一种所述强效剂的用途，所述强效剂在使用时与水按重量比1:14～24(例如为1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20、1:21或1:22等)配制成稀释液后作为混凝土添加剂使用。

优选地，所述强效剂的添加量为混凝土材料重量的0.3～0.6％，例如为0.35％、0.40％、0.45％、0.50％、0.55％或0.58％等。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在传统混凝土强效剂中引入聚季铵盐，能够提高混凝土的和易性，并且能够有效的在增强混凝土强度的前提下降低混凝土材料的坍落度损失，相对于传统的混凝土强效剂，本发明能够进一步提高混凝土10％以上的抗压强度并降低其85％的坍落度损失，进而起到提高混凝土工作性、节约水泥用量等效果。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

通过如下方法制备混凝土强效剂1：

将12kg聚季铵盐-15、8kg三乙醇胺胺溶于47kg水中，60℃下搅拌2h使其混合均匀，得到混合液，将6kg木质素磺酸盐、1kg异戊烯醇聚氧乙烯醚、4kg羧甲基淀粉和1kg硅微粉加入至得到的混合液中，混合搅拌1h使其均匀，得到所述混凝土强效剂1。

实施例2

与实施例1的区别仅在于，聚季铵盐-15替换为为聚季铵盐-6，且聚季铵盐-6的加入量为6kg。

实施例2得到混凝土强效剂2。

实施例3

与实施例1的区别仅在于，聚季铵盐-15的加入量为20kg。

实施例3得到混凝土强效剂3。

实施例4

与实施例1的区别仅在于，木质素磺酸盐的加入量为20kg。

实施例4得到混凝土强效剂4。

实施例5

与实施例1的区别仅在于，三乙醇胺的加入量为20kg。

实施例5得到混凝土强效剂5。

实施例6

与实施例1的区别仅在于，异戊烯醇聚氧乙烯醚的加入量为8kg。

实施例6得到混凝土强效剂6。

实施例7

与实施例1的区别仅在于，羧甲基淀粉替换为羟丙基淀粉，且羟丙基淀粉的加入量为15kg。

实施例7得到混凝土强效剂7。

实施例8

与实施例1的区别仅在于，硅微粉替换为沥青颗粒和矿渣粉，且沥青颗粒的加入量为4kg，矿渣粉的加入量为4kg。

实施例8得到混凝土强效剂8。

实施例9

与实施例1的区别仅在于，不加入硅微粉。

实施例9得到混凝土强效剂9。

实施例10

与实施例1的区别仅在于，不加入羧甲基淀粉。

实施例10得到混凝土强效剂10。

对照例1

与实施例1的区别仅在于，不加入聚季铵盐。

对照例1得到混凝土强效剂11。

对照例2

与实施例1的区别仅在于，聚季铵盐的加入量为30kg。

对照例2得到混凝土强效剂12。

按照配方自行配制混凝土材料，混凝土材料的配方如中国专利CN1040166178B中所述，其具体组分按重量份数计算为：水泥190份(自配，成分按重量百分数计算为，硅酸盐熟料78％、石膏4.5％、石灰石7.5％和粉煤灰10％)、粉煤灰90份、矿粉50份、减水剂3份、砂810份、石1040份，水泥中还添加有0.01％的广东基业长青节能环保实业有限公司生产的QZ-99B型助磨剂，所述减水剂为广东基业长青节能环保实业有限公司生产的聚羧酸高效减水剂(液体，固含量15wt％)。

分别将混凝土强效剂1～12和水按照重量比1:19的比例配置成溶液1～12，分别将上述溶液1～12、水和混凝土材料混合，使得溶液1～12中的混凝土强效剂的重量占混合料总重量的0.5％，室温下经过28d固化，得到混凝土1～12，取水和同样的混凝土材料按照相同比例混合，室温下经过28d固化，得到混凝土13，以混凝土13为空白例，验证混凝土强效剂1～12对于混凝土的作用效果。

通过如下测试方法对于得到的混凝土1～13的性能进行测试，测试结果列于表1。

(1)混凝土和易性测试

根据国家标准GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土1～13的和易性和工作性能进行测试。

(2)混凝土抗压强度实验

根据国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土1～13的抗压强度进行测试。

(3)混凝土抗水渗透性和坍落度损失测试

根据国家标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土1～13的渗水高度和坍落度损失进行测试。

表1混凝土1～13的性能对比表

混凝土	和易性	抗压强度(Mpa)	渗水高度(mm)	坍落度损失(mm)
					1	好	36.3	56	20
2	好	36.2	55	20
					3	好	36.1	55	25
4	良好	36.3	54	25
					5	良好	36.4	55	30
6	良好	36.5	54	25
					7	良好	36.4	56	25
8	良好	36.4	55	20
					9	良好	36.0	56	30
10	良好	36.1	54	40
					11	良好	36.3	55	80
12	良好	36.4	55	60
					13	一般	32.1	58	135

从表1可以看出，本发明通过在传统混凝土强效剂中引入聚季铵盐，能够提高混凝土的和易性，并且能够有效的在增强混凝土强度的前提下降低混凝土材料的坍落度损失，相对于传统的混凝土强效剂，本发明能够进一步提高混凝土10％以上的抗压强度并降低其85％的坍落度损失，进而起到提高混凝土工作性、节约水泥用量等效果。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种保坍型混凝土强效剂，其特征在于，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的强效剂，其特征在于，所述强效剂中木质素磺酸盐与聚季铵盐的重量比为1:1～3。

3.根据权利要求1或2所述的强效剂，其特征在于，所述强效剂中木质素磺酸盐与羟基胺的重量比为1:2～3。

4.根据权利要求1～3之一所述的强效剂，其特征在于，所述聚季铵盐为聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10或聚季铵盐-15中的任意一种或至少两种的混合物。

5.根据权利要求1～4之一所述的强效剂，其特征在于，所述羟基胺分子中含有至少2个羟基；

优选地，所述羟基胺为三乙醇胺。

6.根据权利要求1～5之一所述的强效剂，其特征在于，按重量份数，所述强效剂中还包括4～15份改性淀粉；

优选地，所述改性淀粉为经过化学改性的淀粉；

优选地，所述改性淀粉为醚化淀粉和/或酯化淀粉。

7.根据权利要求1～6之一所述的强效剂，其特征在于，按重量份数，所述强效剂中还包括1～8份填充料；

优选地，所述填充料为硅微粉、沥青、粉煤灰、矿渣粉或细骨料中的任意一种或至少两种的混合物。

8.根据权利要求1～7之一所述的强效剂，其特征在于，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：

9.一种如权利要求1～8之一所述的强效剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤(1)，将配方量的聚季铵盐和羟基胺溶于水中，搅拌使其混合均匀，得到混合液；

步骤(2)，将配方量的木质素磺酸盐、异戊烯醇聚氧乙烯醚加入步骤(1)中得到的混合液中，混合搅拌均匀，得到所述强效剂；

优选地，步骤(2)中所述的混合液中还包括可选的改性淀粉和/或填充料。

10.一种如权利要求1～8之一所述的强效剂的用途，其特征在于，所述强效剂与水按重量比1:14～24配制成稀释液后作为混凝土添加剂使用；

优选地，所述强效剂的添加量为混凝土材料重量的0.3～0.6％。