CN108911573A - 钢纤维混凝土专用外加剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢纤维混凝土专用外加剂，旨在解决现有技术中外加剂性能不稳定、对混凝土强度改善效果不佳的问题。其技术方案要点是，各组分按质量百分数计为：减水剂18%‑22%、保坍剂6%‑10%、缓凝剂2%、早强剂0.25%、纤维素醚0.05%‑0.1%、消泡剂0.02%‑0.05%、粘度改性剂2.0%‑3.0%、氟硅酸钠0.2%‑0.4%，余量为水。本发明具有性能稳定、能有效改善钢纤维混凝土抗压强度和抗拉强度的优势。

Description

钢纤维混凝土专用外加剂

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂，更具体地说，它涉及一种钢纤维混凝土专用外加剂。

背景技术

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能。

钢纤维对混凝土的性能改善效果主要取决于基体强度(fm)、钢纤维纤维的长径比、钢纤维纤维的体积率、纤维与基体间的粘结强度(τ)以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善钢纤维与基体间的粘结强度是改善钢纤维增强效果的主要控制因素之一。

混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质。往钢纤维混凝土中添加适量外加剂，可以达到增强钢纤维与基体间的粘结强度、改善钢纤维增强效果的目的。

现有技术中，申请公布号为CN105819736A的中国专利公开了一种用于生产钢纤维混凝土检查井盖的外加剂，包括聚酯类聚羧酸减水剂、皂粉、温轮胶、三异丙醇胺、聚醚改性有机硅破泡剂、甲酸钙、增效剂和水。其配方中主要起增强钢纤维与基体间粘结强度作用的组分为温轮胶。

但是，温轮胶对混凝土粘度的影响具有双重性：一方面随着温轮胶掺量的增加，温轮胶自身的增稠特性使得混凝土拌和物的粘度增加；另一方面温轮胶通过延缓水泥水化而削弱因水泥水化引起的混凝土拌和物粘度增加，造成混凝土拌和物表观粘度和屈服应力的相应能降低。在二者的共同作用下，混凝土拌和物在不同的测试条件下表征出不同的流变特性。同时，为了使混凝土拌和物性能更佳稳定，搅拌混合时往往需要高速搅拌且保证一定的搅拌时间。因而，采用上述外加剂对钢纤维混凝土的性能进行改善，对拌制混凝土的操作要求较高，和易性差。如何研发一种性能更稳定且和易性好、对混凝土强度改善效果更好的钢纤维混凝土专用外加剂乃行业所需。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钢纤维混凝土外加剂，其具有性能稳定、对钢纤维增强效果改善明显的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种钢纤维混凝土专用外加剂，各组分按质量百分数计为，减水剂18%-22%、保坍剂6%-10%、缓凝剂2%、早强剂0.25%、纤维素醚0.05%-0.1%、消泡剂0.02%-0.05%、粘度改性剂2.0%-3.0%、氟硅酸钠0.2%-0.4%，余量为水。

通过采用上述技术方案，减水剂和保坍剂协同作用，具有高效的减水作用，加入混凝土拌和物后对水泥颗粒有分散作用，能改善混凝土拌和物的流动性，减少单位水泥用量，保坍剂的主要成分为聚羧酸母液。纤维素醚是由纤维素制成的含有具有醚结构的高分子化合物，其疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，可以提高聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了混凝土的粘度。粘度改性剂与纤维素醚起到协同作用，可以改善混凝土粘聚性和稳定性，减少混凝土拌和物的离析泌水现象。消泡剂能有效抑制混凝土拌制过程中气泡的产生，减少因气泡造成的混凝土结构强度下降。氟硅酸钠作为防锈剂，能够有效防止混凝土内钢纤维腐蚀；早强剂可以增加混凝土早期强度。

上述配比的钢纤维混凝土专用外加剂稳定性好，具有能明显改善钢纤维混凝土的易和性、减少离析泌水现象，有效增加钢纤维与混凝土基质之间的粘结强度、提升钢纤维混凝土强度的作用。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸系减水剂是一类新型的高效减水剂，能明显改善混凝土的易和性，即使在高坍落度情况下，也很少出现离析泌水现象，与绝大多数水泥有较好的适应性，效果较传统的磺化萘系减水剂和磺化三聚氰胺甲醛减水剂更为高效、稳定，添加后混凝土的易和性更好。

进一步地，所述早强剂为硫酸钠或亚硝酸钠。

通过采用上述技术方案，硫酸钠和亚硝酸钠均为常用的混凝土早强剂，适量掺加利于提升混凝土的早期强度。且这类无机盐早强剂溶于水后产生的金属离子，利于混凝土拌和过程中产生的气泡的破灭，有助于减少混凝土内气泡含量、提升混凝土的强度。

进一步地，所述缓凝剂为白糖或葡萄糖酸钠。

通过采用上述技术方案，白糖和葡萄糖酸钠易获取，作为缓凝组分添加到混凝土中后，能起到减缓混凝土水化反应的作用，利于延长混凝土拌和物的使用时间和凝结时间。

进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

通过采用上述技术方案，由于硅油特殊的化学结构，既不与水或含极性基团的物质相溶，也不与烃类或含烃基的有机物相溶，因而有机硅消泡剂应用面广、表面张力小，采用硅油制备的有机硅消泡剂消泡力强，能有效减少混凝土拌和物中的气泡，减少因气泡造成的混凝土强度损失。此外，有机硅消泡剂还具有热稳定性好、化学稳定性好优点。

进一步地，所述粘度改性剂由聚氨酯增稠剂和聚丙烯酸酯增稠剂混配而成。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酸酯增稠剂，为轻度交联的丙烯酸酯聚合物的分散液，它能够为表面活性剂体系提供卓越的稳定性及增稠性能，并且即使在低粘度配方中也具有卓越的悬浮性。聚氨酯增稠剂抱水性好，其与聚丙烯酸酯增稠混配增稠效果更好，且与聚羧酸系减水剂有较好的混配性，

进一步地，所述粘度改性剂中聚氨酯增稠剂与聚丙烯酸酯增稠剂的质量比为1:1。

通过采用上述技术方案，该种剂量的聚氨酯增稠剂和聚丙烯酸酯增稠剂混配，协同增稠效果极佳。

进一步地，所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素中的任一种。

通过采用上述技术方案，纤维素醚是由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物，具有良好的吸水性，均能起到增加钢纤维与混凝土基质之间的粘结强度的作用。羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素均为常见的纤维素醚，其性能略有差异，可以根据需要选择合适的种类。同时，纤维素醚与粘度改性剂互配使用，能弥补纤维素醚抗微生物腐蚀性差的不足，使得外加剂对钢纤维混凝土改性效果更稳定、耐久。

进一步地，所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的两种或三种的混合物。

通过采用上述技术方案，两种或多种纤维素醚混配，可以协同起到增稠作用，弥补单一种类在使用性能上的不足。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、聚羧酸系减水剂、缓凝剂和保坍剂能协同作用，能调节混凝土的凝固时间、改善易和性、减少混凝土拌和物的离析泌水现象；

2、硫酸钠或亚硝酸钠能提供大量钠离子，利于拌制过程中产生的气泡的破灭，有机硅消泡剂具有高效的消泡作用，能有效减少混凝土拌制过程产生的气泡，避免影响混凝土的结构强度；

3、粘度改性剂和纤维素醚，均具有增稠的作用，可以协同提高混凝土的粘聚性和稳定度，提高钢纤维混凝土的强度。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂18%、保坍剂10%、白糖2%、硫酸钠0.25%、羟甲基纤维素0.05%、有机硅消泡剂0.02%、聚氨酯增稠剂1%、聚丙烯酸酯增稠剂1%、氟硅酸钠0.2%，余量为水。

实施例2

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂20%、保坍剂8%、白糖2%、亚硝酸钠0.25%、羟甲基纤维素0.04%、羟乙基纤维素0.04%、有机硅消泡剂0.03%、聚氨酯增稠剂1.1%、聚丙烯酸酯增稠剂1.1%、氟硅酸钠0.3%，余量为水。

实施例3

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂22%、保坍剂6%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠0.25%、羟甲基纤维素0.03%、羟乙基纤维素0.03%、羟丙基纤维素0.03%、有机硅消泡剂0.05%、聚氨酯增稠剂1.2%、聚丙烯酸酯增稠剂1.2%、氟硅酸钠0.4%，余量为水。

实施例4

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂18%、保坍剂10%、葡萄糖酸钠2%、亚硝酸钠0.25%、羟乙基纤维素0.06%、有机硅消泡剂0.02%、聚氨酯增稠剂1.25%、聚丙烯酸酯增稠剂1.25%、氟硅酸钠0.2%，余量为水。

实施例5

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂20%、保坍剂8%、白糖2%、硫酸钠0.25%、羟丙基纤维素0.08%、有机硅消泡剂0.04%、聚氨酯增稠剂1.3%、聚丙烯酸酯增稠剂1.3%、氟硅酸钠0.3%，余量为水。

实施例6

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂22%、保坍剂6%、白糖2%、亚硝酸钠0.25%、羟乙基纤维素0.05%、羟丙基纤维素0.05%、有机硅消泡剂0.05%、聚氨酯增稠剂1.35%、聚丙烯酸酯增稠剂1.35%、氟硅酸钠0.4%，余量为水。

实施例7

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂19%、保坍剂9%、葡萄糖酸钠2%、硫酸钠0.25%、羟甲基纤维素0.03%、羟乙基纤维素0.04%、有机硅消泡剂0.03%、聚氨酯增稠剂1.4%、聚丙烯酸酯增稠剂1.4%、氟硅酸钠0.3%，余量为水。

实施例8

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成以质量百分数计为：

聚羧酸系减水剂21%、保坍剂8%、葡萄糖酸钠2%、亚硝酸钠0.25%、羟甲基纤维素0.02%、羟乙基纤维素0.03%、羟丙基纤维素0.05%、有机硅消泡剂0.05%、聚氨酯增稠剂1.5%、聚丙烯酸酯增稠剂1.5%、氟硅酸钠0.3%，余量为水。

对照例1

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成与实施例1的区别在于其减水剂含量为14%。

对照例2

一种钢纤维混凝土专用外加剂，其原料组成与实施例1的区别在于其不含保坍剂。

以掺加对照例1、对照例2外加剂的钢纤维混凝土作为对照样1#、对照样2#。以未添加外加剂的钢纤维混凝土作为对照样，分别掺加实施例1到实施例8的外加剂制得混凝土作为1#-8#号试样。对各试样进行坍落度的测定，控制外加剂的掺量为凝胶材料质量的3%。同时，将各混凝土试样制成混凝土试块于养护室中养护，测定其7天和28天抗压强度。测定方法参照GBJ80-85 《普通混凝土拌和物性能试验方法》和GBT50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行。测试结果如下表所示：

由上表数据可知，对照样1#、对照样2#坍落度损失均较大，可见减水剂不足和保坍剂不足时，均对钢纤维混凝土坍落度损失影响较大，添加钢纤维混凝土专用外加剂的各混凝土试样较混凝土对照样的坍落度损失速度明显减缓，且添加实施例1-8的外加剂后的混凝土试块的抗压强度明显较高。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：各组分按质量百分数计为，减水剂18%-22%、保坍剂6%-10%、缓凝剂2%、早强剂0.25%、纤维素醚0.05%-0.1%、消泡剂0.02%-0.05%、粘度改性剂2.0%-3.0%、氟硅酸钠0.2%-0.4%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

3.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述早强剂为硫酸钠或亚硝酸钠。

4.根据权利要求3所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述缓凝剂为白糖或葡萄糖酸钠。

5.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。

6.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述粘度改性剂由聚氨酯增稠剂和聚丙烯酸酯增稠剂混配而成。

7.根据权利要求6所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述粘度改性剂中聚氨酯增稠剂与聚丙烯酸酯增稠剂的质量比为1:1。

8.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素中的任一种。

9.根据权利要求1所述的钢纤维混凝土专用外加剂，其特征在于：所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的两种或三种的混合物。