CN108975751B - 一种混凝土用外加剂、制备及应用 - Google Patents

一种混凝土用外加剂、制备及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土用外加剂，采用氧化镁、磷酸二氢钾为基本原料，加入缓凝剂、改性剂、减水剂和水混合制成，各组分质量比为：氧化镁：磷酸二氢钾：缓凝剂：改性剂：减水剂：水＝48～60：10～15：3～5：10～30：3～5：5～8。混凝土外加剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的1～3％。混凝土用外加剂可以用于用作土木工程材料，能够加快施工速度，减少施工周期。与现有技术相比，本外加剂结合了水泥、陶瓷等的优点。相对于传统陶瓷，其制备工艺简单，是一种价值高、节能环保的新型绿色材料。混凝土用外加剂用于道路修补。混凝土用外加剂用于3d打印建筑。

Description

一种混凝土用外加剂、制备及应用
技术领域
本发明涉及新型路面快速修补材料领域，特别涉及一种混凝土用外加剂。
背景技术
对磷酸盐水泥的研究由来已久，可以追溯到十九世纪，早期受到技术限制发展缓慢，同时对原料的开采技术不成熟也同样限制了磷酸盐水泥的发展。随着技术的创新和选矿技术的发展，特别是中国菱镁矿资源的大规模发现，原料问题已经不存在，从而也导致磷酸盐家族中的磷酸镁水泥异军突起，受到越来越多的重视。
磷酸镁水泥是一种典型的早强快硬性胶凝材料，用作土木工程材料，能够加快施工速度，减少施工周期。同时由于MPC拥有初期强度高以及粘结力强的特点，能够用作混凝土结构抢建抢修材料。
磷酸镁水泥结合了水泥、陶瓷等的优点，水化后内部致密、粘结力高、耐腐蚀性强，能够固封有毒重金属以及工业废弃物，固化的废弃物制品强度高、稳定性较强、孔隙率低、不易外漏。混凝土的生产需要使用大量的胶凝材料，必然需要具有快速结合效果的结合剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土用外加剂，加入混凝土使用后能够提高混凝土的粘结性和早期强度，同时对后期强度和耐久性也有帮助。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种混凝土用外加剂，采用氧化镁、磷酸二氢钾为基本原料，加入缓凝剂、改性剂、减水剂和水混合制成，各组分质量比为：氧化镁：磷酸二氢钾：缓凝剂：改性剂：减水剂：水＝48～60：10～15：3～5：10～30：3～5：5～8。
所述的氧化镁为重烧氧化镁，其密度为3.58g/cm3，成分为：MgO含量为94.47％、SiO2含量为1.74％、CaO含量为1.20％、Fe2O3含量为1.21％、Al2O3含量为0.25％。
所述的磷酸二氢钾，其主要成分为：KH2PO4含量为≥99.5％、总氮量为0.001％、氯化物含量为0.001％、硫酸盐含量为0.003％、水不溶物含量为0.002％。
所述的缓凝剂为硼砂，其主要成分为：Na2B4O7含量为≥99.5％、氮化物含量为0.0005％、硫酸盐含量为0.005％、磷酸盐含量为0.001％、盐酸不溶物含量为0.003％。
所述改性剂为粉煤灰、矿渣和硅灰中的一种或几种混合，粉煤灰为二级粉煤灰，细度14％～25％,颗粒的粒径范围为0.5～300μm，孔隙率为50％～80％。
所述减水剂可以为聚羧酸系减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂或粉末聚羧酸酯减水剂。
所述聚羧酸系减水剂的组分包括聚乙二醇、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯醚基聚氧乙烯、马来酸酐、水，各组分的质量比为聚乙二醇：甲基丙烯酸丁酯：甲基丙烯酸甲酯：烯醚基聚氧乙烯：马来酸酐：水＝2:2:5:20:5:66，在80～100℃反应至出现黄褐色粘稠液体时制得。
一种混凝土用外加剂制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取减水剂、缓凝剂、改性剂和水，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10～15min，取出静置备用；
(2)按配比将氧化镁、磷酸二氢钾混合，倒入搅拌锅中，干搅5～8min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌8～10min；
(3)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动2～3min，至模具中浆体均匀；
(4)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40％～45％RH，养护12～16h。
一种混凝土用外加剂应用，所述混凝土外加剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的1～3％。
所述混凝土用外加剂用于道路修补。
所述混凝土用外加剂用于3d打印建筑。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明外加剂可以用于用作土木工程材料，能够加快施工速度，减少施工周期。与现有技术相比，本外加剂结合了水泥、陶瓷等的优点。相对于传统陶瓷，其制备工艺简单，是一种价值高、节能环保的新型绿色材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
一种混凝土用外加剂，制备方法如下：
(1)将聚乙二醇、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯醚基聚氧乙烯、马来酸酐、水按质量比＝2:2:5:20:5:66混合，在80～100℃反应至出现黄褐色粘稠液体时制得聚羧酸系减水剂。
(2)硼砂3份，粉煤灰10份，聚羧酸系减水剂5份，水8份，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10min，取出静置备用；
(3)按配比将氧化镁48份，磷酸二氢钾：10份混合，倒入搅拌锅中，干搅5 min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌10min；
(4)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动3min，至模具中浆体均匀；
(5)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40％～45％RH，养护12～16h。
按混凝土施工配合比制备高强快硬混凝土时，上述外加剂的用量为胶凝材料质量的1.8％，加入上述外加剂的该混凝土各性能测试结果如表1。
表1：
Figure BDA0001813368290000031
实施例2
一种混凝土用外加剂，制备方法如下：
(1)硼砂5份，矿渣15份，萘磺酸盐减水剂4份(生产厂家；上海富畦工贸有限公司TF－1)，水5份，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10min，取出静置备用；
(3)按配比将氧化镁57份，磷酸二氢钾15份混合，倒入搅拌锅中，干搅6min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌10min；
(4)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动2min，至模具中浆体均匀；
(5)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40％～45％RH，养护12～16h。
按混凝土施工配合比制备高强混凝土时，上述外加剂的用量为胶凝材料质量的2.0％，加入上述外加剂的该混凝土各性能测试结果如表2。
表2：
Figure BDA0001813368290000041
实施例3
一种混凝土用外加剂，制备方法如下：
(1)硼砂4份，矿渣12份，木质素磺酸盐减水剂(CH654)5份，水6份，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌8min，取出静置备用；
(3)按配比将氧化镁55份，磷酸二氢钾：13份混合，倒入搅拌锅中，干搅5min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌10min；
(4)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动2min，至模具中浆体均匀；
(5)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40％～45％RH，养护12～16h。
按混凝土施工配合比制备高强混凝土时，上述外加剂的用量为胶凝材料质量的2.0％，加入上述外加剂的该混凝土各性能测试结果如表3。
表3：
Figure BDA0001813368290000042
实施例4
一种混凝土用外加剂，制备方法如下：
(1)硼砂4.5份，硅灰15份，密胺系减水剂4份(生产厂家；上海钦和化工有限公司F10)，水8份，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10min，取出静置备用；
(3)按配比将氧化镁55份，磷酸二氢钾：15份混合，倒入搅拌锅中，干搅6min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌8min；
(4)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动3min，至模具中浆体均匀；
(5)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃-28℃，湿度40％-45％RH，养护12-16h。
按混凝土施工配合比制备高强快硬混凝土时，上述外加剂的用量为胶凝材料质量的3.0％，加入上述外加剂的该混凝土各性能测试结果如表4。
表4：
Figure BDA0001813368290000051
实施例5
一种混凝土用外加剂，制备方法如下：
(1)硼砂4.5份，粉煤灰20份，粉末聚羧酸酯减水剂4份(生产厂家；秦奋建材有限公司PCA)，水7份，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10min，取出静置备用；
(3)按配比将氧化镁60份，磷酸二氢钾：15份混合，倒入搅拌锅中，干搅6min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌10min；
(4)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动2min，至模具中浆体均匀；
(5)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40％～45％RH，养护12～16h。
按混凝土施工配合比制备高强快硬混凝土时，上述外加剂的用量为胶凝材料质量的2.0％，加入上述外加剂的该混凝土各性能测试结果如表5。
表5：
Figure BDA0001813368290000052

Claims (3)

1.一种混凝土用外加剂，其特征在于，采用氧化镁、磷酸二氢钾为基本原料，加入缓凝剂、改性剂、减水剂和水混合制成，各组分质量比为：氧化镁：磷酸二氢钾：缓凝剂：改性剂：减水剂：水＝48～60：10～15：3～5：10～30：3～5：5～8；
所述的氧化镁为重烧氧化镁，其密度为3.58g/cm3，成分为：MgO含量为94.47%、SiO2含量为1.74%、CaO含量为1.20%、Fe2O3含量为1.21%、Al2O3含量为0.25%，所述的磷酸二氢钾，其主要成分为：KH2PO4含量为≥99.5%、总氮量为0.001%、氯化物含量为0.001%、硫酸盐含量为0.003%、水不溶物含量为0.002%；
所述的缓凝剂为硼砂，其主要成分为：Na2B4O7含量为≥99.5%、氮化物含量为0.0005%、硫酸盐含量为0.005%、磷酸盐含量为0.001%、盐酸不溶物含量为0.003%；
所述改性剂为矿渣和硅灰中的一种或几种混合，颗粒的粒径范围为0.5～300μm，孔隙率为50%～80%；
所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂或密胺系减水剂；
所述混凝土外加剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的1～3%；
所述的混凝土用外加剂制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取减水剂、缓凝剂、改性剂和水，放入研磨机中研磨均匀，再放入搅拌机充分搅拌10-15min，取出静置备用；
(2)按配比将氧化镁、磷酸二氢钾混合，倒入搅拌锅中，干搅5～8min，再将步骤1)的混合料倒入搅拌锅中，充分搅拌8～10min；
(3)搅拌停止立即将混合均匀的浆料倒入模具中，摇晃摊平，之后将其放到振动台震动2～3min，至模具中浆体均匀；
(4)用塑料薄膜将模具紧密包裹，置于养护箱中，在温度26℃～28℃，湿度40%～45%RH，养护12～16h。
2.根据权利要求1所述的混凝土用外加剂，其特征在于，所述混凝土用外加剂用于道路修补。
3.根据权利要求1所述的混凝土用外加剂，其特征在于，所述混凝土用外加剂用于3d打印建筑。
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