CN109336443B - 一种混凝土用强效剂及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土添加剂技术领域，旨在提供一种混凝土用强效剂，包括如下重量份组分：尿素10‑30份；三乙醇胺50‑62份；二乙醇胺4‑5份；一乙醇胺2‑4份；三异丙醇胺3‑5份；无水硫酸钠0.5‑0.8份；硫代硫酸钠8‑8.5份；葡萄糖酸钠2‑5份。通过上述组分的配合使用，可以使得水泥利用率提高10%~20%，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强‑15摄氏度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。

Description

一种混凝土用强效剂及其制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂技术领域，更具体地说，它涉及一种混凝土用强效剂及其制备工艺。
背景技术
现有技术中，水泥是水泥基材料中应用最广泛、使用量最大的建筑材料。2013年我国水泥产量约22亿吨，占世界水泥总产量的50％以上。然而，水泥工业作为传统产业，存在资源、能源消耗大、环境负荷严重等突出问题，这逐渐成为了关乎社会发展与人类生存这一对社会矛盾的交点。国内外研究资料表明，在常规的环境下水泥基材料中约有20％-30％的水泥是不能正常发挥功效的，这部分只能起到填充料作用的水泥，是混凝土应用中最大的成本浪费。为了实现现代社会和经济可持续发展，解决水泥需求与资源和环境保护的矛盾，关键就是提高现有水泥的水化效能。目前我国预拌混凝土中使用的水泥品种众多、质量参差不齐，加上砂、石、矿物掺合料等受市场供货资源影响具有很大波动性，影响预拌混凝土性能和稳定性，特别是低强度等级混凝土由于所用胶凝材料较少，对和易性、施工性能和强度性能影响尤其明显。加大了混凝土搅拌站对混凝土质量和稳定性的控制难度，同时也给混凝土外加剂带来了严峻的考验，混凝土外加剂的适应性好坏将直接影响其应用推广。
目前现有混凝土材料中的增强外加剂，功能单一，主要是提高早期强度，对后期强度几乎无贡献，且混凝土中添加这种增强外加剂后，降低水泥用量后，混凝土工作性能变差，混凝土耐久性能也或多或少受到影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土用强效剂及其制备方法，其具有有效改善混凝土综合性能的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝土用强效剂，包括如下重量份组分：
Figure RE-GDA0001925386740000021
通过采用上述技术方案，尿素使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度；另外尿素可降低混凝土凝固点，起到防冻作用。醇胺类化合物可提高混凝土强度，且其用于钢筋混凝土时，具有缓蚀剂的作用，并且无毒无害，绿色环保。无水硫酸钠使得水泥的水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度。硫代硫酸钠能促使砂浆和混凝土早强，而且对水泥有一定的塑化作用，不会锈蚀钢筋。水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，葡萄糖酸钠还有减水剂和缓凝剂的作用。通过上述组分的配合使用，可以使得水泥利用率提高 10％～20％，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15摄氏度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。
进一步的，所述醇胺类化合物包括如下重量份组分：
Figure RE-GDA0001925386740000031
通过采用上述技术方案，三乙醇胺不仅可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，提高水泥的流动性和装填密度，而且也可降低粉碎机的动力消耗,对混凝土有提高早期强度和抗渗性能作用。一乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺对混凝土均有减水剂和旱强剂的作用。通过以上组分配合使用，使得本发明的强效剂可有效提高混凝土的整体强度。
进一步的，所述尿素的选用纯度为99％。
通过采用上述技术方案，99％的尿素具有较好的效果。
进一步的，一种混凝土用强效剂的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至35-50度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1-1.5小时。
通过采用上述技术方案，将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠首先与水混合均匀，加快其溶解，随后与三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺混合均匀并反应。
进一步的，S1中水投入量为100份。
通过采用上述技术方案，100份的水使得尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠充分溶解。
进一步的，S1中投入的水选用净化水、蒸馏水或去离子水。
通过采用上述技术方案，净化水、蒸馏水或去离子水的水中杂质少，减少杂质等对各成分的影响，降低污染。
进一步的，S2中的搅拌温度为20-30摄氏度。
通过采用上述技术方案，20-30摄氏度的温度使得各组分充分快速溶解。
进一步的，S2中搅拌时间为1-1.5小时。
通过采用上述技术方案，搅拌1-1.5小时可使得各组分充分溶解。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过各组分的配合使用，可以使得水泥利用率提高10％～20％，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率；
2.通过加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，可提高混凝土各时期的整体强度。
附图说明
图1为实施例1、实施例2和实施例3混凝土用强效剂的强度对比曲线图；
图2为实施例4中B30-A和B30-B的强度对比曲线图；
图3为实施例4中B30-A和B30-B的碳化深度对比图。
具体实施方式
实施例1：
Figure RE-GDA0001925386740000051
制备工艺包括如下步骤：
S1、将100份净化水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，20摄氏度温度下搅拌1小时，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至35摄氏度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1小时。
其中尿素的纯度为99％纯度，尿素使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度；另外尿素可降低混凝土凝固点，起到防冻作用。无水硫酸钠同样使得水泥的水化产物硫铝酸钙更快地生成，进而进一步加快了水泥的水化硬化速度。硫代硫酸钠能促使砂浆和混凝土早强，而且对水泥有一定的塑化作用，不会锈蚀钢筋。水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，葡萄糖酸钠还有减水剂和缓凝剂的作用。三乙醇胺不仅可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，提高水泥的流动性和装填密度，而且也可降低粉碎机的动力消耗,对混凝土有提高早期强度和抗渗性能作用。一乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺对混凝土均有减水剂和旱强剂的作用。通过各组分的配合使用，可以提高水泥利用率，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。
实施例2：
Figure RE-GDA0001925386740000061
Figure RE-GDA0001925386740000071
制备工艺包括如下步骤：
S1、将100份蒸馏水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，25度温度下搅拌1.5小时，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至40度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1.5小时。
其中尿素的纯度为99％纯度，尿素使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度；另外尿素可降低混凝土凝固点，起到防冻作用。无水硫酸钠同样使得水泥的水化产物硫铝酸钙更快地生成，进而进一步加快了水泥的水化硬化速度。硫代硫酸钠能促使砂浆和混凝土早强，而且对水泥有一定的塑化作用，不会锈蚀钢筋。水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，葡萄糖酸钠还有减水剂和缓凝剂的作用。三乙醇胺不仅可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，提高水泥的流动性和装填密度，而且也可降低粉碎机的动力消耗,对混凝土有提高早期强度和抗渗性能作用。一乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺对混凝土均有减水剂和旱强剂的作用。通过各组分的配合使用，可以提高水泥利用率，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。
实施例3：
Figure RE-GDA0001925386740000081
制备工艺包括如下步骤：
S1、将100份去离子水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，30摄氏度温度下搅拌1.5小时，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至50摄氏度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1小时。
其中尿素的纯度为99％纯度，尿素使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度；另外尿素可降低混凝土凝固点，起到防冻作用。无水硫酸钠同样使得水泥的水化产物硫铝酸钙更快地生成，进而进一步加快了水泥的水化硬化速度。硫代硫酸钠能促使砂浆和混凝土早强，而且对水泥有一定的塑化作用，不会锈蚀钢筋。水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，葡萄糖酸钠还有减水剂和缓凝剂的作用。三乙醇胺不仅可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，提高水泥的流动性和装填密度，而且也可降低粉碎机的动力消耗,对混凝土有提高早期强度和抗渗性能作用。一乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺对混凝土均有减水剂和旱强剂的作用。通过各组分的配合使用，可以提高水泥利用率，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。
实施例4：
Figure RE-GDA0001925386740000091
制备工艺包括如下步骤：
S1、将100份去离子水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，30摄氏度温度下搅拌1.5小时，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至50摄氏度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1小时。
其中尿素的纯度为99％纯度，尿素使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度；另外尿素可降低混凝土凝固点，起到防冻作用。无水硫酸钠同样使得水泥的水化产物硫铝酸钙更快地生成，进而进一步加快了水泥的水化硬化速度。硫代硫酸钠能促使砂浆和混凝土早强，而且对水泥有一定的塑化作用，不会锈蚀钢筋。水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，葡萄糖酸钠还有减水剂和缓凝剂的作用。三乙醇胺不仅可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，提高水泥的流动性和装填密度，而且也可降低粉碎机的动力消耗,对混凝土有提高早期强度和抗渗性能作用。一乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺对混凝土均有减水剂和旱强剂的作用。通过各组分的配合使用，可以提高水泥利用率，提高混凝土的早期强度，对后期强度发展有可持续性，增强-15度以上环境条件下混凝土的防冻效果，增加混凝土和易性与泵送性能，降低高标号混凝土的粘度同时降低由于水泥用量过大水化热过高的高标号混凝土裂缝的机率。
试验标准：
(1)按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行混凝土和易性、工作性能的试验；
(2)按照GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行混凝土抗压强度试验。
试验一：
基准混凝土的各重量份组分如下：水140份；水泥250份；粉煤灰60份；矿粉45份；砂829份；石子1050份；减水剂6份。
水泥：南通海螺水泥P.0425普通硅酸盐水泥
粉煤灰：南通华能电厂Ⅱ级
矿粉：张家港沙钢S95
砂：九江砂2.5颗粒
石子：安徽铜陵5-31.5颗粒
减水剂：市售普通减水剂。
在基准配合比基础上，直接添加2份实施例1的强效剂的混凝土编号为A1；同理以此类推，掺2份实施例2的强效剂的混凝土编号为A2，掺2份实施例3的强效剂的混凝土编号为A3，掺2份实施例4的强效剂的混凝土编号为A4，不掺强效剂的混凝土编号为对比例。
试验结果：各实施例按上述配合比配出来的混凝土，其工作性能即不同龄期的试块强度结果如下表：
Figure RE-GDA0001925386740000111
Figure RE-GDA0001925386740000121
将A1-A4与对比例进行对比可知，在基准混凝土配合比不变的情况下，直接添加混凝土强效剂，其混凝土不同龄期抗压强度均比基准混凝土高，同时混凝土的和易性更好，主要是其作用机理，增强了水泥的分散性，防止水泥颗粒团聚，增大了水泥颗粒与水的接触面积，水化更完全，生成的水化产物更密实，进一步提高了混凝土的强度，其中实施例2的强效剂效果最佳。
试验二：实际工程中的应用：
混凝土各重量份组分如下表：
Figure RE-GDA0001925386740000122
参照图1。
Figure RE-GDA0001925386740000131
试验结果：混凝土状态及其他性能分析：
Figure DA00018124368538735673
Figure RE-GDA0001925386740000132
参照图2。
Figure RE-GDA0001925386740000141
参照图3。
冻融循环28天临期试样数据如下表：
Figure RE-GDA0001925386740000142
综合分析：
经以上分析结果得出：出厂状态塌落度一样，B30-B样出厂和易性较好于B30-A，塌落度损失两者均在范围之内，混凝土的强度值 B30-B的强度增长明显高于B30-A，B30-B的28天强度接近了B30-A 的56天强度并呈均匀发展状态，B30-B 28天混凝土试件抗冻性能也明显高于B30-A，在以上结果中表明此强效剂不只是能提高混凝土强度，在降低水泥用量的同时更能让混凝土有效地发挥出其出色的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种混凝土用强效剂，其特征在于：由如下重量份组分组成：
尿素26份
无水硫酸钠0.5份
硫代硫酸钠8份
葡萄糖酸钠2份；
三乙醇胺61份
二乙醇胺4份
一乙醇胺2份
三异丙醇胺3.2份。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土用强效剂，其特征在于：所述尿素的选用纯度为99％。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土用强效剂的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将水投入反应釜；
S2、将尿素、无水硫酸钠、硫代硫酸钠和葡萄糖酸钠同时投入反应釜中，搅拌均匀；
S3、将S2中搅拌均匀的混合物加温至35-50摄氏度之间再加入三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和三异丙醇胺，并搅拌1-1.5小时。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土用强效剂的制备工艺，其特征在于：S1中水投入量为100份。
5.根据权利要求3所述的一种混凝土用强效剂的制备工艺，其特征在于：S1中投入的水选用净化水、蒸馏水或去离子水。
6.根据权利要求3所述的一种混凝土用强效剂的制备工艺，其特征在于：S2中的搅拌温度为20-30摄氏度。
7.根据权利要求3所述的一种混凝土用强效剂的制备工艺，其特征在于：S2中搅拌时间为1-1.5小时。
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