CN108947300A - 一种缓凝组分和包含该缓凝组分的混凝土搅拌物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓凝组分，其技术方案要点是：以重量份数计，包括三聚磷酸钠0.6‑5.2份、ATMP 0.1‑3.5份、有机磷酸阻垢剂0.1‑2.6份和甘氨酸二亚甲基磷酸0.8‑2.1份。本发明还提供了一种混凝土搅拌物，其技术方案要点是：以重量份数计，包括水泥200‑280份，砂320‑400份，粗集料625‑786份、再生骨料50‑62份、粉煤灰62‑78份、水165‑240份、减水剂4‑9份、尿素6‑15份以及上述的缓凝组分2‑7.8份。本发明的优点是提高缓凝组分的耐高温性能的同时具有优良的缓凝效果，最终提高混凝土搅拌物的性能。

Description

一种缓凝组分和包含该缓凝组分的混凝土搅拌物

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种缓凝组分和包含该缓凝组分的混凝土搅拌物。

背景技术

缓凝剂是一种能推迟水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇筑，提高施工效率同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。现有技术中常用的缓凝剂分为无机和有机两大类，无机缓凝剂主要包括硼砂、氧化锌、磷酸盐和偏磷酸盐等，有机缓凝剂主要包括木质素磺酸盐、羟基羧酸(盐)、糖类及碳水化合物、多元醇及其衍生物等。公路基层施工要求延缓混凝土的凝结时间，以利于施工操作和保证基层质量。由于施工季节通常在春夏季，气温高，水泥水化速度加快，水分蒸发迅速，混凝土坍落损失加快，很快失去流动性，会给施工带来困难或影响基层施工质量，所以要求混凝土施工有较长的工作时间，同时混凝土凝结时间的延长，还可以有效减少基层因温差作用产生的早期裂缝。因此制备耐高温的缓凝剂以及在混凝土中的应用具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种混凝组分，其优点是：提高缓凝组分的耐高温性能的同时具有优良的缓凝效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝组分，以重量份数计，包括三聚磷酸钠0.6-5.2份、ATMP 0.1-3.5份、有机磷酸阻垢剂0.1-2.6份和甘氨酸二亚甲基磷酸0.8-2.1份。

通过上述技术方案，三聚磷酸钠具有缓凝的功效，而且三聚磷酸钠的主链结构较为稳定，耐温耐热性能好，在将其作为缓凝剂进行使用时，不存在加量敏感的问题。

有机磷酸阻垢剂具有很强的Ca²⁺螯合能力，与水泥中Ca²⁺结合形成微溶性螯合物并包裹在未水化的水泥颗粒表面，阻止水泥与水的接触，从而延缓了水泥的进一步水化，随着水化进行，螯合物逐渐分解，水泥水化继续。

甘氨酸二亚甲基磷酸能够有限降低水泥的水化放热速率和放热量，延缓水化放热峰值的出现，具有缓凝效果。

上述缓凝成分在缓凝方面各具优势，又对于耐高温性能不同，将上述混凝组分进行科学合理的复配，消除单一有效成分的施用弊端，通过对的Ca²⁺的不同螯合能力，使得缓凝组分在高温夏季也可以有较好的缓凝效果。

本发明进一步设置为：以重量份数计，该缓凝组分还包括无机锌盐0.8-4.8份。

通过上述技术方案，无机锌盐与三聚磷酸钠复配组合的时候可以起到缓凝增强剂的效果，增强缓凝组分的缓凝效果。

本发明进一步设置为：所述有机磷酸阻垢剂为ATMP或PBTCA或ATMP与PBTCA的组合。

通过上述技术方案，ATMP与PBTCA作为常用的工业水处理阻垢剂，具有很强的Ca2+螯合能力。而且PBTCA分子结构中的膦酸基是通过C-P键、羧基通过C-C键与分子骨架相连接，比较牢固，因而具有较高的热稳定性和化学稳定性。

本发明进一步设置为：所述无机锌盐为聚磷酸锌。

通过上述技术方案，聚磷酸锌可以提供锌元素以起到混凝加强剂的同时，还可以起到防腐的效果。因为混凝土中的聚羧酸等缓凝组分在高温情况下容易变质发霉，为确保混凝土中的缓凝组分性能完好以保混凝土特性感，需要添加防腐剂预防。

本发明进一步设置为：以重量份数计，包括三聚磷酸钠2.8份、有机磷酸阻垢剂1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份和无机锌盐0.8-4.8份。

本发明的目的二：提供一种混凝土搅拌物，包括水泥200-280份，砂320-400份，粗集料625-786份、再生骨料50-62份、粉煤灰62-78份、水165-240份、减水剂4-9份、尿素6-15份以及上述的缓凝组分2-7.8份。

通过上述技术方案，缓凝组分的设置在提高了混凝土耐高温的性能的同时，还具有优良的缓凝效果，使得混凝土在高温夏季的使用效果较好。而且在缓凝土搅拌中中加入了水和尿素，尿素溶于水属于吸热反应，使得缓凝土搅拌物的温度降低，起到缓凝的效果。而且钠盐与锌盐复配在一起的时候具有缓凝增强剂的效果，再于减水剂复配使用，提高其缓凝效果的同时，还具有一定的辅助保坍功能。再生骨料的设置减小了砂石的添加，粗集料颗粒表面胶层内的网状结构，使得混凝土在高温下具有较高的力学性能，提高耐高温性能。

本发明进一步设置为：以重量份数计，包括水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、减水剂7份、尿素8份以及缓凝组分5份。

本发明进一步设置为：所述粗集料为粒径在5-10mm区间的人工碎石。

本发明进一步设置为：所述减水剂为木质素磺酸盐。

通过上述技术方案，木质素磺酸盐在具有减水剂功效的同时还具有缓凝的功效。

本发明进一步设置为：所述减水剂为萘系减水剂。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过缓凝成分的复配可以提高缓凝组分的耐高温性能，而且还具有优良的缓凝性能；

2、三聚磷酸钠的结构稳定，具有缓凝效果的同时，具有优良的耐温性能，而且不存在加量敏感的问题；

3、PBTCA和ATMP具有很强的Ca²⁺螯合能力，起到缓凝作用的同时，结构稳定性能优良；

4、三聚磷酸钠、锌盐和减水剂的复配可以起到缓凝增强剂的效果，进一步增大混凝土搅拌物的缓凝效果；

5、尿素溶于水属于吸热反应，降低缓凝土搅拌物的温度，进一步增强缓凝土搅拌物的缓凝效果。

6、甘氨酸二亚甲基磷酸能够有限降低水泥的水化放热速率和放热量，延缓水化放热峰值的出现，具有缓凝效果；

7、粗集料的设置使得混凝土在高温下具有较高的力学性能，提高耐高温性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。

实施例1：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠2.8份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份，其中ATMP0.5份，PBTCA0.7份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例2：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠0.6份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合0.1份、甘氨酸二亚甲基磷酸0.8份，其中ATMP0.04份，PBTCA0.06份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例3：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠5.2份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合2.6份、甘氨酸二亚甲基磷酸2.1份，其中ATMP1.2份，PBTCA1.4份，，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例4：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠2.8份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份和聚磷酸锌2.8份，其中ATMP0.5份，PBTCA0.7份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例5：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠2.8份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份和聚磷酸锌0.8份，其中ATMP0.5份，PBTCA0.7份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例6：

一种缓凝组分，以重量分数计，包括有以下组分：

三聚磷酸钠2.8份、ATMP(氨基三甲叉膦酸)和PBTCA(2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷)的组合1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份和聚磷酸锌4.8份，其中ATMP0.5份，PBTCA0.7份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例7：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、木质素磺酸盐减水剂7份、尿素8份以及实施例4中的缓凝组分5份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例8：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

硅酸盐水泥200份、砂320份，粗集料625份、再生骨料50份、粉煤灰62份、水165份、木质素磺酸盐减水剂4份、尿素6份以及实施例4中的缓凝组分2份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例9：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

硅酸盐水泥280份、砂400份，粗集料786份、再生骨料62份、粉煤灰78份、水240份、木质素磺酸盐减水剂9份、尿素15份以及实施例4中的缓凝组分7.8份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例10：

本实施例按照实施例4的方法和组分进行搅拌制得目标产物，不同之处在于，

本实施例中减水剂为YZ-1萘系高效减水剂7份。

实施例11：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、木质素磺酸盐减水剂7份、尿素8份以及实施例5中的缓凝组分5份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例12：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、木质素磺酸盐减水剂7份、尿素8份以及实施例6中的缓凝组分5份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

实施例13：

一种混凝土拌合物，以重量分数计，包括有以下组分：

水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、木质素磺酸盐减水剂7份、尿素8份以及实施例1中的缓凝组分5份，将上述组分均匀搅拌制得目标产物。

对比例1：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中缺少尿素。

对比例2：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中尿素为5份。

对比例3：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中尿素为16份。

对比例4：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中缺少木质素磺酸盐减水剂。

对比例5：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中缺少聚磷酸锌。

对比例6：

本实施例按照实施例7的制备方法进行，不同之处在于：混凝土搅拌物组分中缺少甘氨酸二亚甲基磷酸。

耐高温试验

(1)、将上述实施例与对比例中制得的混凝土搅拌物在20℃下测试水化过程中凝结时间和电阻率，结果如下表：

表1：

(2)、将上述实施例与对比例中制得的混凝土搅拌物在40℃下测试水化过程中凝结时间和电阻率，结果如下表：

表2：

(3)、将上述实施例与对比例中制得的混凝土搅拌物在60℃下测试水化过程中凝结时间和电阻率，结果如下表：

表3：

由表1、表2、表3可以看出加入缓凝组分之后，混凝土搅拌物的凝结时间整体趋势大大增加；当缓凝土搅拌物中缺少尿素时，混凝土搅拌物的缓凝效果明显降低，而且当缓凝土搅拌物中尿素少于6份时，混凝土搅拌物的缓凝效果大大降低，当缓凝土搅拌物中尿素大于15份时，混凝土搅拌物的初凝时间和终凝时间又太长，不利于施工；相较于减水剂为YZ-1萘系高效减水剂时，减水剂为木质素磺酸盐减水剂的缓凝效果更好。

将表1、表2和表3结合看，可以看出虽然随着温度的升高，缓凝时间有所下降，但是整体下降幅度较小，而且相较于对比例中数据，可以明显看出，含有混凝组分的缓凝土搅拌物的凝结时间依然是相对较高的，达到最终制得的混凝土搅拌物提高耐高温性能的同时还具有优良的缓凝效果。

本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 (10)

1.一种缓凝组分，其特征是：以重量份数计，包括三聚磷酸钠0.6-5.2份、ATMP 0.1-3.5份、有机磷酸阻垢剂0.1-2.6份和甘氨酸二亚甲基磷酸0.8-2.1份。

2.根据权利要求1所述的一种缓凝组分，其特征是：以重量份数计，还包括无机锌盐0.8-4.8份。

3.根据权利要求1所述的一种缓凝组分，其特征是：所述有机磷酸阻垢剂为ATMP或PBTCA或ATMP与PBTCA的组合。

4.根据权利要求2所述的一种缓凝组分，其特征是：所述无机锌盐为聚磷酸锌。

5.根据权利要求4所述的一种缓凝组分，其特征是：以重量份数计，包括三聚磷酸钠2.8份、有机磷酸阻垢剂1.2份、甘氨酸二亚甲基磷酸1.3份和无机锌盐0.8-4.8份。

6.一种混凝土搅拌物，其特征是：以重量份数计，包括水泥200-280份，砂320-400份，粗集料625-786份、再生骨料50-62份、粉煤灰62-78份、水165-240份、减水剂4-9份、尿素6-15份以及如权利要求1-3中任一所述的缓凝组分2-7.8份。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土搅拌物，其特征是：以重量份数计，包括水泥240份，砂360份，粗集料705份、再生骨料56份、粉煤灰70份、水202份、减水剂7份、尿素8份以及缓凝组分5份。

8.根据权利要求6所述的一种混凝土搅拌物，其特征是：所述粗集料为粒径在5-10mm区间的人工碎石。

9.根据权利要求6所述的一种混凝土搅拌物，其特征是：所述减水剂为木质素磺酸盐。

10.根据权利要求6所述的一种混凝土搅拌物，其特征是：所述减水剂为萘系减水剂。