CN109970386A - 一种清水混凝土用复合外加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域,公开了一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂30‑50%、羧酸聚合物10‑20%、氨基丙酸1‑5%、钨酸钠1‑3%、对苄氨基苯磺酸钠0.1‑1%、引气剂0.01‑0.1%、消泡剂0.01‑0.1%、余量为水。本发明各种物质协同作用,可有效减少水泥石的毛细孔和缝隙,增加水泥石密实性,减少外界化学介质的侵蚀,增加清水混凝土的抗腐蚀性,提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种清水混凝土用复合外加剂。
背景技术
清水混凝土,在国外叫做Architectural Concrete(建筑艺术混凝土),因其极具装饰效果也称装饰混凝土,是建筑现代主义的一种表现手法。清水混凝土是表现混凝土素颜的一种手法,建筑物耸立于大自然中,达到艺术性、观赏性和环境协调性,且随着年代的增加,达到仿古颜色时,其艺术效果也达到了最高境界,这是建筑设计师的梦想,也是倡导低碳经济的今天,混凝土结构外装修低碳技术的有效途径。
但是,由于在清水混凝土在浇筑后,其外表不再有任何涂装、贴瓷砖、贴石材等材料,清水混凝土容易被雨水浸透或劣化,而雨水一般呈酸性,使得清水混凝土容易被雨水腐蚀,从而缩短清水混凝土的使用寿命,仍有改进的空间。
发明内容
本发明针对上述问题,提供一种清水混凝土用复合外加剂,该外加剂可以减少清水混凝土表面出现微裂隙和泡孔,增加清水混凝土表面平整度,提高清水混凝土的使用寿命。为达到上述目的,本发明采用以下技术方案。
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂30-50%、羧酸聚合物10-20%、氨基丙酸1-5%、钨酸钠1-3%、对苄氨基苯磺酸钠0.1-1%、引气剂0.01-0.1%、消泡剂0.01-0.1%、余量为水。
所述羧酸聚合物由二乙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、对苯乙烯磺酸钠和衣康酸聚合而成。
优选的,所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将160-320重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、157-314重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和130-260重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为30%-50%的单体水溶液;
(2)将6-20重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为3%-9%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入206-412重量份的对苯乙烯磺酸钠、206-412重量份的水和6-15重量份的链转移剂,升温至70-90℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1-2h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为正十二硫醇、巯基丙酸异辛酯、3-巯基丙酸异辛酯中的一种。
优选的,所述链转移剂为3-巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过一硫酸氢钾中的一种。
优选的,所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为烷基磺酸盐类物质。
优选的,所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷、N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或几种。
本发明中,氨基磺酸盐减水剂具有减少用水量的作用,从而减少因混凝土中水蒸发引起的孔道等缺陷,且所用氨基磺酸盐减水剂为非引气型减水剂,在混凝土搅拌过程中不会产生大量气孔,能使混凝土表面保持平整;羧酸聚合物中含有的羧酸基团、磺酸基团能与水泥中的钙离子、镁离子等产生不溶性结晶物,在水化过程中还可以与Ca(OH)2、Al(OH)3等生成不溶的针状钙矾石晶体,填充在水泥石的毛细孔和缝隙中,增加水泥石的密实性;氨基丙酸能与Ca2+形成稳定的可溶性螯合物,使水化体系中的Ca2+相对减少,促进水泥中钙盐的溶解,进而促进水泥的水化,且部分鳌合物可随水迁移至连通孔隙、微裂纹及裂缝中,然后与未水化的水泥颗粒或者空气中的二氧化碳反应,生成水化硅酸钙或者碳酸钙等物质,填充微裂纹及裂缝,减少混凝土缺陷,避免外界侵蚀介质的入侵,提高混凝土耐久性;意外的,发明人发现钨酸钠的加入可有效提高混凝土的强度,特别是与氨基丙酸共同使用时,其提高强度的效果更为明显;对苄氨基苯磺酸钠具有一定的润滑性,有利于提高清水混凝土表面的平整光滑度,使得清水混凝土的装饰效果增强;引气剂的加入可引入微小气泡,改善混凝土的和易性,使得混凝土的用水量和泌水沉降收缩减少。意外的,发明人发现十六烷基苯磺酸钠与氨基减水剂适配性良好,加入十六烷基苯磺酸钠可使混凝土拌合物内形成大量微小的封闭状气泡,如同滚珠一样,减少骨料颗粒间的摩擦阻力,使混凝土拌合物的流动性增加,是十二烷基苯磺酸钠、其它引气剂所不具备的。与此同时,微小气泡的引入占据了混凝土中的自由空间,减小了体系中空隙网络的连通性,最终使得混凝土的抗渗性得到改善;消泡剂可使大泡破灭,使体系中的大孔减少,从而减少水分及其他介质迁移的通道。
有益效果
本发明各种物质协同作用,可有效减少水泥石的毛细孔和缝隙,增加水泥石密实性,减少外界化学介质的侵蚀,增加清水混凝土的抗腐蚀性,提高使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明,但不限于此。
实施例1
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂30%、羧酸聚合物20%、氨基丙酸1%、钨酸钠3%、对苄氨基苯磺酸钠0.1%、引气剂0.1%、消泡剂0.01%、余量为水。
所述羧酸聚合物由二乙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、对苯乙烯磺酸钠和衣康酸聚合而成。
所述消泡剂为氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷。
实施例2
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂50%、羧酸聚合物10%、氨基丙酸5%、钨酸钠1%、对苄氨基苯磺酸钠1%、引气剂0.01%、消泡剂0.1%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将160重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、314重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和130重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为50%的单体水溶液;
(2)将6重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为9%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入206重量份的对苯乙烯磺酸钠、412重量份的水和6重量份的链转移剂,升温至90℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为正十二硫醇。
所述引发剂为过硫酸钠。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺。
实施例3
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂40%、羧酸聚合物15%、氨基丙酸3%、钨酸钠2%、对苄氨基苯磺酸钠0.5%、引气剂0.05%、消泡剂0.05%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将240重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、220重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和210重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为40%的单体水溶液;
(2)将12重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为5%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入320重量份的对苯乙烯磺酸钠、300重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为3-巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为芥酸酰胺。
实施例4
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂35%、羧酸聚合物18%、氨基丙酸2%、钨酸钠2.5%、对苄氨基苯磺酸钠0.3%、引气剂0.08%、消泡剂0.05%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将320重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、157重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和260重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为30%的单体水溶液;
(2)将20重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为3%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入412重量份的对苯乙烯磺酸钠、206重量份的水和15重量份的链转移剂,升温至70℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应2h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过硫酸铵。
所述引气剂为十二烷基磺酸钠。
所述消泡剂为芥酸酰胺。
实施例5
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂45%、羧酸聚合物12%、氨基丙酸4%、钨酸钠1.5%、对苄氨基苯磺酸钠0.7%、引气剂0.06%、消泡剂0.08%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将185重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、216重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和202重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为38%的单体水溶液;
(2)将13重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为6%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入332重量份的对苯乙烯磺酸钠、242重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺。
实施例6
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂42%、羧酸聚合物17%、氨基丙酸2.5%、钨酸钠1.6%、对苄氨基苯磺酸钠0.4%、引气剂0.08%、消泡剂0.06%、余量为水。
所述羧酸聚合物由二乙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、对苯乙烯磺酸钠和衣康酸聚合而成。
对比例1
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂40%、氨基丙酸3%、钨酸钠2%、对苄氨基苯磺酸钠0.5%、引气剂0.05%、消泡剂0.05%、余量为水。
所述链转移剂为3-巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
对比例2
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂45%、羧酸聚合物12%、钨酸钠1.5%、对苄氨基苯磺酸钠0.7%、引气剂0.06%、消泡剂0.08%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将185重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、216重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和202重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为38%的单体水溶液;
(2)将13重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为6%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入332重量份的对苯乙烯磺酸钠、242重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺。
对比例3
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂45%、羧酸聚合物12%、氨基丙酸4%、氯化钠1.5%、对苄氨基苯磺酸钠0.7%、引气剂0.06%、消泡剂0.08%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将185重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、216重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和202重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为38%的单体水溶液;
(2)将13重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为6%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入332重量份的对苯乙烯磺酸钠、242重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为烷基磺酸盐类物质。
优选的,所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺。
对比例4
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂40%、羧酸聚合物15%、氨基丙酸3%、钨酸钠2%、对苄氨基苯磺酸钠0.5%、引气剂0.05%、消泡剂0.05%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将240重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、220重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和210重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为40%的单体水溶液;
(2)将12重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为5%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入320重量份的对苯乙烯磺酸钠、300重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为3-巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
对比例5
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂45%、羧酸聚合物12%、氨基丙酸4%、钨酸钠1.5%、引气剂0.06%、消泡剂0.08%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将185重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、216重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和202重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为38%的单体水溶液;
(2)将13重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为6%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入332重量份的对苯乙烯磺酸钠、242重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为烷基磺酸盐类物质。
优选的,所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
所述消泡剂为N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺。
对比例6
一种清水混凝土用复合外加剂,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂40%、羧酸聚合物15%、氨基丙酸3%、钨酸钠2%、对苄氨基苯磺酸钠0.5%、引气剂0.05%、消泡剂0.05%、余量为水。
所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将240重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、220重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和210重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为40%的单体水溶液;
(2)将12重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为5%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入320重量份的对苯乙烯磺酸钠、300重量份的水和11重量份的链转移剂,升温至80℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1.5h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
所述链转移剂为3-巯基丙酸异辛酯。
所述引发剂为过一硫酸氢钾。
所述引气剂为松香引气剂。
所述消泡剂为芥酸酰胺。
性能测试
依照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080—2016)规定的试验方法测试混凝土的工作性;按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081—2002)规定的试验方法,测试混凝土的强度。分别掺加实施例1-6及对比例1-6的外加剂进行性能测试,水泥为P.O 42.5水泥,细度为0.45mm筛余14.2%,比表面积343m2/kg,标准稠度用水量27.0%,初凝时间145min,终凝时间192min,其化学组成见表1。粉煤灰(FA):Ⅱ级粉煤灰,其化学组成见表1。细集料为天然河砂,表观密度为2740kg/m3,堆积密度为1520kg/m3,吸水率5.1%,细度模数2.5,粗集料为碎石,表观密度为2740kg/m3,堆积密度为1620kg/m3,5~25mm连续级配。混凝土配比设计见表2,复合外加剂掺量为0.8%,测试结果见下表3。
表1实验用主要原材料的化学成分
名称 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | SO<sub>3</sub> | .Loss |
水泥 | 59.71 | 23.18 | 6.36 | 3.54 | 1.15 | 0.89 | 0.17 | 2.24 | 2.05 |
FA | 3.46 | 52.17 | 30.67 | 5.72 | 1.31 | 1.24 | 0.22 | 0.52 | 2.50 |
表2
水 | 水泥 | 粉煤灰 | 矿粉 | 砂 | 碎石 |
165 | 240 | 80 | 60 | 800 | 1016 |
表3性能测试结果
Claims (8)
1.一种清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,由以下重量分数的物质组成:氨基磺酸盐减水剂30-50%、羧酸聚合物10-20%、氨基丙酸1-5%、钨酸钠1-3%、对苄氨基苯磺酸钠0.1-1%、引气剂0.01-0.1%、消泡剂0.01-0.1%、余量为水。
2.根据权利要求1所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述羧酸聚合物由二乙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、对苯乙烯磺酸钠和衣康酸聚合而成。
3.根据权利要求2所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述羧酸聚合物的制备方法包括以下步骤:
(1)将160-320重量份的二乙二醇单丙烯酸酯、157-314重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和130-260重量份的衣康酸分别加水配成质量分数为30%-50%的单体水溶液;
(2)将6-20重量份的过硫酸铵加水配成质量分数为3%-9%的引发剂水溶液;
(3)在装有搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入206-412重量份的对苯乙烯磺酸钠、206-412重量份的水和6-15重量份的链转移剂,升温至70-90℃后,分别滴加单体溶液和引发剂溶液,滴加完毕后保温反应1-2h,降至室温下出料,即得所述羧酸聚合物。
4.根据权利要求3所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述链转移剂为正十二硫醇、巯基丙酸异辛酯、3-巯基丙酸异辛酯中的一种。
5.根据权利要求3所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过一硫酸氢钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述引气剂为烷基磺酸盐类物质。
7.根据权利要求6所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述引气剂为十六烷基苯磺酸钠。
8.根据权利要求1所述的清水混凝土用复合外加剂,其特征在于,所述消泡剂为氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷、N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或几种。
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