CN110054430A - 一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,包括:聚羧酸超塑化剂水溶液16%~22%;降失水剂水溶液1%~3%;缓凝剂0.5%~1%;提强剂2%~5%;富浆剂0.5%~1.5%;余量为水。本发明公开的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂具有以下有益效果:1、在有效降低透水混凝土整体成本的前提下使透水混凝土粘聚性和强度有效提高;2、在不影响混凝土强度的前提下,能够有效增加混凝土的粘度;3、采用富浆剂,使不含或含少量砂子的透水混凝土包裹性有效提高,同时在聚羧酸超塑化剂水溶液的溶质中引入膦酸基团,双重作用提高透水混凝土的保持性能,使其工作时间得到保证。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域,具体涉及一种透水混凝土用 增粘提强型聚羧酸减水剂。
背景技术
随着城市扩张速度的加快,城市地表环境逐渐硬化,给城市生态 环境造成较大负面影响。传统的路面硬化会阻止雨水循环到地下,尤 其在降雨较多时间段容易造成城市内涝,对生命财产造成损失;同时 大量的雨水流失,不利于地下水循环补充,长此以往,会造成地下水 位下降,不仅容易使城市地面下陷,还容易形成城市热岛效应。新型 城镇化发展的重要方向是“海绵城市”。自然积存、渗透和净化的海 绵城市将能有效解决一些城市的内涝问题和水资源短缺的问题,有利 于改善城市生态环境,增加社会效益,是新型城镇化建设的迫切需求。 目前已经在30个城市及县区形成海绵城市试点,收获颇丰。还会有 越来越多的城市加入其中。
要建设海绵城市就要使用透水混凝土。透水混凝土具有多孔联通 结构及孔隙率较大等特点,可往下渗透雨水,增加城市地下水资源, 改善城市气候,缓解城市内涝。透水混凝土属低坍落度型混凝土(坍 落度在4-7cm),由于坍落度很低,目前减水剂很难做到长时间保持, 影响运输距离;为使之具有透水性,因此透水混凝土中不含或含少量 砂子,多孔结构会造成透水混凝土自由水流失程度加剧,进一步影响 混凝土保持和工作性能,为此中国专利申请CN 105293988 A、CN 106348640 A、CN107337375A、CN 106946496 A及CN107686274 A采 用麦芽糊精、可溶性淀粉、羟丙基甲基纤维素或聚丙烯酰胺类物质提 高透水混凝土稠度来锁住自由水流失,但实验发现此类型物质会影响 混凝土强度和保持性能;同时受此类物质本身性质影响溶胀不好控 制,使用过程中会出现较多絮状沉淀(聚丙烯酰胺一类絮凝剂)。透水 混凝土配置过程中,中国专利申请CN 107162473 A及CN107686274 A 加入苯乙烯-丙烯酸或丙烯酸酯等乳胶粉用于增加透水混凝土粘结性 能和强度,同时预防水泥浆体流入透水混凝土底部,造成底部封堵, 降低透水混凝土透水系数的风险,但这会大幅度提高透水混凝土整体 成本。
因此,一种使透水混凝土整体成本较低,同时又能提高透水混凝 土粘度、强度和较长工作保持性能的专用聚羧酸减水剂,将会对聚羧 酸减水剂在透水混凝土行业的推广起到重要的作用。
发明内容
发明目的:本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进,即本 发明公开了一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂。本发明以具 有高增粘、高提强、高保持型的聚羧酸超塑化剂水溶液为基础并与降 失水剂水溶液、缓凝剂、提强剂和富浆剂复配,可制备出透水混凝土 用增粘提强型聚羧酸减水剂,其中该聚羧酸超塑化剂水溶液中的溶质 的制备采用特定单体(主要是磷酸根和阳离子型单体混合用,并且采 用大分子量的大单体)、特定高温增粘工艺制备,能使透水混凝土具 备较高的早强性、粘聚性和保持性,使骨料之间粘结性能提高;降失 水剂水溶液中的溶质可以与水泥浆体中自由水结合,保证水分不在高温情况下蒸发,起到锁水作用;缓凝剂可调透水混凝土的工作时间和 工作性能;提强剂可提高透水混凝土的早期和后期强度;富浆剂可在 相同水泥用量情况下,提高透水混凝土的包裹性,从而提高透水混凝 土粘结性能。本发明能使透水混凝土具有较高的粘度和工作保持性 能,同时能有效降低透水混凝土整体成本。
技术方案:一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量 百分比计,包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液16%~22%;
降失水剂水溶液1%~3%;
缓凝剂0.5%~1%;
提强剂2%~5%;
富浆剂0.5%~1.5%;
余量为溶剂,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为40%~60%, 优选50%,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧 酸超塑化剂水溶液的溶质的粘均分子量为35000~45000,其结构通 式为:
其中:
a:b:c:d为(4.0~4.5):(0.2~0.4):(0.1~0.35):1;
R1为H或CH3,n=95~130;
M为K+或Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为35%~45%,优选 40%,所述降失水剂水溶液的溶质的粘均分子量为50000~80000,其 结构式为
中的一种,其中:
e:f:g为3:(4~6):1;
h:i:j为2:(4~5):1;
k:p:q为4:(4~6):1。
进一步地,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸或2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸。
进一步地,所述提强剂为二乙醇单异丙醇胺、硝酸钙、硫氰酸钠 中的两种或三种。
进一步地,所述富浆剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
有益效果:由于采用上述技术方案,本发明公开的一种透水混凝 土用增粘提强型聚羧酸减水剂至少具有以下有益效果:
1、采用特定单体、特定高温增粘工艺制备的聚羧酸超塑化剂水 溶液,能使透水混凝土粘聚性和强度有效提高,不用掺入胶粉(价格 很贵)等提高粘聚性的物质,从而既能达到透水混凝土相关性能,也 能有效降低透水混凝土整体成本;
2、采用降失水剂水溶液来起到锁住水泥浆体中自由水的作用, 取代现用的麦芽糊精、可溶性淀粉、羟丙基甲基纤维素或聚丙烯酰胺 类物质,因为纤维素或糊精类物质虽然能提高混凝土的稠度,但不能 提高粘度,并且该物质对混凝土强度和保持性能不利,但是我们公开 的降失水剂水溶液在不影响混凝土强度的前提下,能够有效增加混凝 土的粘度;
3、采用富浆剂,使不含或含少量砂子的透水混凝土包裹性有效 提高,同时在聚羧酸超塑化剂水溶液的溶质中引入膦酸基团,双重作 用提高透水混凝土的保持性能,使其工作时间得到保证。
具体实施方式:
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
实施例1
向搅拌釜中加入去离子水76kg,加入1kg二乙醇单异丙醇胺、 1kg硝酸钙、0.5kg六偏磷酸钠和0.5kg氨基三甲叉膦酸,搅拌15min 溶解后,后将1kg降失水剂水溶液和20kg聚羧酸超塑化剂水溶液加 入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂 SDPCT-1。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计, 包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液20%;
降失水剂水溶液1%;
缓凝剂0.5%;
提强剂2%;
富浆剂0.5%;
溶剂76%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为35000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.0:0.2:0.1:1;
R1为H,n=95;
M为K+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失 水剂水溶液的溶质的粘均分子量为50156,其结构式为
其中:
e:f:g为3:4:1。
进一步地,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸。
进一步地,所述提强剂为等质量的二乙醇单异丙醇胺和硝酸钙的 混合物。
进一步地,所述富浆剂为六偏磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例2
向搅拌釜中加入去离子水73kg,加入2kg二乙醇单异丙醇胺、 3kg硫氰酸钠、1kg三聚磷酸钠和1kg 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸, 搅拌15min溶解后,后将2kg降失水剂水溶液和18kg聚羧酸超塑化 剂水溶液加入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂产品SDPCT-2。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液18%;
降失水剂水溶液2%;
缓凝剂1%;
提强剂5%;
富浆剂1%;
溶剂为73%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为40%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为45000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.0:0.2:0.35:1;
R1为CH3,n=130;
M为Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为35%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为80000,其结构式为
其中:
e:f:g为3:6:1。
进一步地,所述缓凝剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
进一步地,所述提强剂为二乙醇单异丙醇胺和硫氰酸钠的混合 物,二乙醇单异丙醇胺和硫氰酸钠的质量比为2:3。
进一步地,所述富浆剂为三聚磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例3
向搅拌釜中加入去离子水71.5kg,加入2kg硝酸钙、1kg硫氰酸 钠、1.5kg六偏磷酸钠和1kg 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸,搅拌15min 溶解后,后将3kg降失水剂水溶液和20kg聚羧酸超塑化剂水溶液加 入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂 产品SDPCT-3。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计, 包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液20%;
降失水剂水溶液3%;
缓凝剂1%;
提强剂3%;
富浆剂1.5%;
溶剂为71.5%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为60%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为35000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.0:0.4:0.1:1;
R1为H,n=120;
M为K+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为45%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为60536,其结构式为
其中:
h:i:j为2:4:1。
进一步地,所述缓凝剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
进一步地,所述提强剂为硝酸钙和硫氰酸钠的混合物,硝酸钙和 硫氰酸钠的质量比为2:1。
进一步地,所述富浆剂为六偏磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例4
向搅拌釜中加入去离子水69kg,加入2kg二乙醇单异丙醇胺、 2kg硝酸钙、1kg硫氰酸钠、0.5kg三聚磷酸钠和0.5kg氨基三甲叉 膦酸,搅拌15min溶解后,后将3kg降失水剂水溶液和22kg聚羧酸 超塑化剂水溶液加入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂产品SDPCT-4。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液22%;
降失水剂水溶液3%;
缓凝剂0.5%;
提强剂5%;
富浆剂0.5%;
溶剂为69%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为44000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.0:0.4:0.35:1;
R1为CH3,n=130;
M为Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为74379,其结构式为
其中:
h:i:j为2:5:1。
进一步地,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸。
进一步地,所述提强剂为二乙醇单异丙醇胺、硝酸钙、硫氰酸钠 的混合物,二乙醇单异丙醇胺、硝酸钙、硫氰酸钠的质量比为2:2:1。
进一步地,所述富浆剂为三聚磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例5
向搅拌釜中加入去离子水70kg,加入2kg硫氰酸钠、2kg硝酸钙、 1kg三聚磷酸钠和1kg 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸,搅拌15min溶解 后,后将2kg降失水剂水溶液和22kg聚羧酸超塑化剂水溶液加入其 中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂产品 SDPCT-5。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液22%;
降失水剂水溶液2%;
缓凝剂1%;
提强剂4%;
富浆剂1%;
溶剂为70%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为43500,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.5:0.2:0.1:1;
R1为CH3,n=130;
M为Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为60348,其结构式为
其中:
k:p:q为4:4:1。
进一步地,所述缓凝剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
进一步地,所述提强剂为等质量的硝酸钙与硫氰酸钠的混合物。
进一步地,所述富浆剂为三聚磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例6
向搅拌釜中加入去离子水72.5kg,加入2kg二乙醇单异丙醇胺、 2kg硝酸钙、1.5kg六偏磷酸钠和1kg氨基三甲叉膦酸,搅拌15min 溶解后,后将1kg降失水剂水溶液和20kg聚羧酸超塑化剂水溶液加 入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂 产品SDPCT-6。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液20%;
降失水剂水溶液1%;
缓凝剂1%;
提强剂4%;
富浆剂1.5%;
溶剂为72.5%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为38000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.5:0.2:0.35:1;
R1为CH3,n=100;
M为Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为78657,其结构式为
其中:
k:p:q为4:6:1。
进一步地,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸。
进一步地,所述提强剂为等质量的二乙醇单异丙醇胺和硝酸钙的 混合物。
进一步地,所述富浆剂为六偏磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例7
向搅拌釜中加入去离子水76.25kg,加入1kg二乙醇单异丙醇胺、 1kg硝酸钙、1kg三聚磷酸钠和0.75kg 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸, 搅拌15min溶解后,后将2kg降失水剂水溶液和18kg聚羧酸超塑化 剂水溶液加入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚 羧酸减水剂产品SDPCT-7。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液18%;
降失水剂水溶液2%;
缓凝剂0.75%;
提强剂2%;
富浆剂1%;
溶剂为76.25%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为40000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.5:0.4:0.1:1;
R1为H,n=105;
M为Na+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为65748,其结构式为
其中:
e:f:g为3:5:1。
进一步地,所述缓凝剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
进一步地,所述提强剂为等质量的二乙醇单异丙醇胺与硝酸钙的 混合物。
进一步地,所述富浆剂为三聚磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
实施例8
向搅拌釜中加入去离子水77kg,加入1kg二乙醇单异丙醇胺、 1kg硝酸钙、1kg硫氰酸钠、0.5kg六偏磷酸钠和0.5kg氨基三甲叉 膦酸,搅拌15min溶解后,后将3kg降失水剂水溶液和16kg聚羧酸 超塑化剂水溶液加入其中,搅拌溶解均匀,即得透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂产品SDPCT-8。
一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,以质量百分比计,
包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液16%;
降失水剂水溶液3%;
缓凝剂0.5%;
提强剂3%;
富浆剂0.5%;
溶剂为77%,溶剂为水。
进一步地,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为50%,所述 聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶 液的溶质的粘均分子量为42000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为4.5:0.4:0.35:1;
R1为H,n=125;
M为K+。
进一步地,所述降失水剂水溶液的质量浓度为40%,所述降失水 剂水溶液的溶质的粘均分子量为78650,其结构式为
其中:
h:i:j为2:5:1。
进一步地,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸。
进一步地,所述提强剂为等质量的二乙醇单异丙醇胺、硝酸钙、 硫氰酸钠的混合物。
进一步地,所述富浆剂为六偏磷酸钠。
进一步地,溶剂优选去离子水。
比较例1
向搅拌釜中加入去离子水77.94kg,加入20kg PC、2kg葡萄 糖酸钠和10g有机硅类消泡剂,搅拌15min,后将50g三萜皂甙 引气剂加入其中,搅拌溶解,得到普通型聚羧酸减水剂产品PC-1。
其中PC结构式为:
式中r:x为4.5:1。
比较例2
向搅拌釜中加入去离子水71.92kg,加入25kg PC、3kg葡萄糖 酸钠、10g羟丙基甲基纤维素和20g有机硅类消泡剂,搅拌15min, 后将50g十二烷基硫酸钠加入其中,搅拌溶解,得到普通型聚羧酸 减水剂产品PC-2。
其中PC结构式为:
式中r:x为5:1。
实施效果:
透水混凝土配合比为水泥:砂子:粗骨料:水=360::100:1500: 100。其中水泥为P.O 42.5金隅水泥,砂子为II区中砂,细度模数 Mx为2.6,粗骨料为玄武岩碎石,粒径为5-10mm。胶粉为丙烯酸酯 乳胶粉。试验测定了聚羧酸减水剂掺量为0.15%时,各实施例及比较 例的透水混凝土坍落度保持、强度和透水系数。其操作规程和标准参 见CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》。具体试验结果 见表1。
表1不同聚羧酸减水剂样品的透水混凝土性能结果
从表1数据可以看出,与普通聚羧酸减水剂复配液(即使加入1% 乳胶粉)相比,采用聚羧酸超塑化剂水溶液、降失水剂水溶液、缓凝 剂、提强剂和富浆剂等配成的透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水 剂,配置的透水混凝土坍落度保持能力较好,28d抗弯强度和抗压强 度提高很多,具有降成本、高保持和增粘提强的优势。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上 述实施方式,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还 可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,以质量百分比计,包括:
聚羧酸超塑化剂水溶液16%~22%;
降失水剂水溶液1%~3%;
缓凝剂0.5%~1%;
提强剂2%~5%;
富浆剂0.5%~1.5%;
余量为溶剂,溶剂为水。
2.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的质量浓度为40%~60%,优选50%,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的溶剂为去离子水,所述聚羧酸超塑化剂水溶液的溶质的粘均分子量为35000~45000,其结构通式为:
其中:
a:b:c:d为(4.0~4.5):(0.2~0.4):(0.1~0.35):1;
R1为H或CH3,n=95~130;
M为K+或Na+。
3.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,所述降失水剂水溶液的质量浓度为35%~45%,优选40%,所述降失水剂水溶液的溶质的粘均分子量为50000~80000,其结构式为
中的一种,其中:
e:f:g为3:(4~6):1;
h:i:j为2:(4~5):1;
k:p:q为4:(4~6):1。
4.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,所述缓凝剂为氨基三甲叉膦酸或2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
5.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,所述提强剂为二乙醇单异丙醇胺、硝酸钙、硫氰酸钠中的两种或三种。
6.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,所述富浆剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
7.如权利要求1所述的一种透水混凝土用增粘提强型聚羧酸减水剂,其特征在于,溶剂优选去离子水。
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