CN109020295B - 一种早强型混凝土减胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种早强型混凝土减胶剂，以重量百分比计，包括如下组分：25‑35%的有机胺，7‑9%的多元醇，1.5‑3.5%酚醛树脂，0.2‑0.4%纳米金刚石，4‑8wt%分散剂，余量为水。同时还公开了该早强型混凝土减胶剂的制备方法，及其在混凝土中的应用。本发明的早强型混凝土减胶剂，不仅能够节约水泥的用量，避免了高水泥用量而容易导致混凝土裂纹的产生，提高其耐久性，还改善混凝土抗压强度等性能。

Description

一种早强型混凝土减胶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种混凝土减胶剂、其制备方法和应用。
背景技术
混凝土通常是由水泥等胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂和水组成的建筑材料，在建筑领域中具有极其重要的地位，在世界范围内已取得广泛的应用。其中水泥等胶凝材料是重要组成之一，为达到高和易性、高流动性等要求，混凝土中胶凝材料往往用量较大。高胶凝材料的使用会导致混凝土产生裂纹，从而影响混凝土性能。同时高胶凝材料的使用也会造成资源的浪费，以及对环境的污染。
混凝土减胶剂(也成为混凝土增效剂，记为CRA：Cement Reducing Agent)是近几年在建筑市场上新兴的一种功能型混凝土外加剂。掺加混凝土减胶剂能在降低一定量胶凝材料(每立方米混凝土可减少30kg左右的水泥)和保持工作性能不变的前提下，还能使混凝土强度和耐久性能与原有配合比的混凝土相当，因而能降低混凝土的原材料成本。
混凝土减胶剂推广应用后，也引起了市场上褒贬不一的评价。原因主要在于对其减胶剂机理研究不够深入，缺乏产品标准和对应的应用技术规范，以及减胶剂的应用效果对混凝土原材料、配合比等具有一定的选择性等多方面。并且现有的混凝土减胶剂用量较大，提高了生产成本，另外很多减胶剂会使混凝土的早期强度和后期强度有所降低，从而影响了添加减胶剂的混凝土的应用。
中国专利CN201310694664公开了一种混凝土减胶剂，该减胶剂具有如下配方组分：25～45％的混合醇胺、5～20％的混合醇、5～15％的密胺高效减水剂、2～5％的催化剂、余量为水。但该减胶剂在应用中使用量较大，并且对混凝土的早期强度和后期强度无明显提高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种早强型混凝土减胶剂，以重量百分比计，包括如下组分：25-35％的有机胺，7-9％的多元醇，1.5-3.5％酚醛树脂，0.2-0.4％纳米金刚石，4-8wt％分散剂，余量为水。
同时，本发明还公开一种早强型混凝土减胶剂的制备方法，以重量百分比计，减胶剂包括如下组分：25-35％的有机胺，7-15％的多元醇，1.5-3.5％酚醛树脂，0.2-0.4％纳米金刚石，4-8wt％分散剂，余量为水，其包括如下步骤：
将纳米金刚石加入到分散剂中并超声分散，制得纳米金刚石分散液，备用；
将有机胺、多元醇、酚醛树脂、水加入到容器中，在40-60℃搅拌1.5-3h，然后加入上述纳米金刚石分散液，继续搅拌0.5-2.5h，得到早强型混凝土减胶剂。
优选的，有机胺为乙二醇胺、三异丙醇胺或其混合物。
优选的，多元醇为乙二醇、甘油或其混合物。
优选的，纳米金刚石粒径为60-200纳米。
纳米金刚石因其小的尺寸效应而容易团聚，因而需要使用分散剂对其进行改性，分散后再使用，具体的改性分散手段属于本领域已知技术，再次不再复述。
另外，本发明还公开上述早强型混凝土减胶剂在混凝土中的应用。优选的，早强型混凝土减胶剂的固掺量为胶凝材料用量的0.09-0.26wt％。
纳米金刚石兼具金刚石和纳米材料的特点，通过分散处理后，同有机胺、多元醇、酚醛树脂混合制得的混凝土减胶剂，在减少传统胶凝材料水泥用量的情况下，能够显著提高混凝土的强度，特别是早期强度。实验表明，在固掺量为胶凝材料用量的0.09-0.26wt％的情况下，本发明的早强型混凝土减胶剂能够减少混凝土中水泥用量的9.44％-14.72％，同时还能使混凝土3d抗压强度提高11.6％-19.1％，7d抗压强度提高8.89％-13.78％，28d抗压强度提高10.26％-20.2％。
本发明的早强型混凝土减胶剂的使用，不仅能够节约水泥的用量，避免了高水泥用量而容易导致混凝土裂纹的产生，提高其耐久性，还改善混凝土抗压强度等性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
实施例1
将0.25％的纳米金刚石加入到4.8wt％分散剂中并超声分散，制得纳米金刚石分散液，备用；将27wt％乙二醇胺、8wt％甘油、1.75wt％酚醛树脂、58.2wt％水加入到容器中，在40℃搅拌1.5h，然后加入上述纳米金刚石分散液，继续搅拌0.5h，得到早强型混凝土减胶剂。
实施例2
将0.3％的纳米金刚石加入到6.5wt％分散剂中并超声分散，制得纳米金刚石分散液，备用；将30wt％三异丙醇胺、11wt％乙二醇、2.7wt％酚醛树脂、49.5wt％水加入到容器中，在45℃搅拌2h，然后加入上述纳米金刚石分散液，继续搅拌1.5h，得到早强型混凝土减胶剂。
实施例3
将0.4％的纳米金刚石加入到8wt％分散剂中并超声分散，制得纳米金刚石分散液，备用；将35wt％三异丙醇胺、13wt％甘油、3.2wt％酚醛树脂、40.4wt％水加入到容器中，在55℃搅拌2.5h，然后加入上述纳米金刚石分散液，继续搅拌2h，得到早强型混凝土减胶剂。
对比例
将27wt％乙二醇胺、8wt％甘油、1.75wt％酚醛树脂、58.2wt％水加入到容器中，在40℃搅拌1.5h，然后加入5.05wt％分散剂，继续搅拌0.5h，得到混凝土减胶剂。
实验效果：
混凝土配合比：用量：kg/m3
编号 水泥 砂 石子 水 减水剂 减胶剂
基准样品 360 974 873 210 1.9 -
实施例1 326 974 873 210 1.9 0.326
实施例2 318 974 873 210 1.9 0.541
实施例3 307 974 873 210 1.9 0.796
对比例 326 974 873 210 1.9 0.326
其中水泥为市售的强度等级为P.0 42.5的普通硅酸盐水泥，初凝时间200min，终凝时间285min。砂为天然砂，含泥量4.53％，泥块含量0.3％，表观密度2498.7kg/m3，采用0.3-4.75mm的级配。石子的含泥量1.1％，泥块含量0.15％，堆积密度1531kg/m3，采用31.5-4.75mm的级配。
分别进行常规养护，并测试其性能。
混凝土性能测试结果：抗压强度单位：MPa，坍落度：mm
通过上述测试结果可以看出，相对于空白样(即基准样品)，在固掺量为胶凝材料用量的0.09-0.26wt％的情况下，本发明的早强型混凝土减胶剂能够减少混凝土中水泥用量的9.44％-14.72％，同时还能使混凝土3d抗压强度提高11.6％-19.1％，7d抗压强度提高8.89％-13.78％，28d抗压强度提高10.26％-20.2％。而在与实施例1其它组分用量相同的情况下，不加入纳米金刚石，虽然也能够达到一定的减胶效果，但是混凝土各期强度提升不大，3d抗压强度还有所降低，并不能达到早强效果。本发明利用纳米金刚石和有机胺、多元醇、酚醛树脂有机配合，在较低的掺量下即可提高混凝土的强度，改善混凝土的性能。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种早强型混凝土减胶剂，其特征在于，以重量百分比计，包括如下组分：25-35％的有机胺，7-9％的多元醇，1.5-3.5％酚醛树脂，0.2-0.4％纳米金刚石，4-8wt％分散剂，余量为水。
2.如权利要求1所述的减胶剂，其特征在于，有机胺为乙二醇胺、三异丙醇胺或其混合物。
3.如权利要求1-2之一所述的减胶剂，其特征在于，多元醇为乙二醇、甘油或其混合物。
4.如权利要求1-2之一所述的减胶剂，其特征在于，纳米金刚石粒径为60-200纳米。
5.一种早强型混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，以重量百分比计，减胶剂包括如下组分：25-35％的有机胺，7-15％的多元醇，1.5-3.5％酚醛树脂，0.2-0.4％纳米金刚石，4-8wt％分散剂，余量为水，其包括如下步骤：
将纳米金刚石加入到分散剂中并超声分散，制得纳米金刚石分散液，备用；
将有机胺、多元醇、酚醛树脂、水加入到容器中，在40-60℃搅拌1.5-3h，然后加入上述纳米金刚石分散液，继续搅拌0.5-2.5h，得到早强型混凝土减胶剂。
6.如权利要求1所述的早强型混凝土减胶剂在混凝土中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，早强型混凝土减胶剂的固掺量为胶凝材料用量的0.09-0.26wt％。
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