CN110078421A - 一种引气剂以及使用该引气剂的商用混凝土配方 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引气剂以及使用该引气剂的商用混凝土配方，包含以下组分：水泥、砂子、碎石、粉煤灰、矿粉、水、陶粒、引气剂、引气减水剂；本方案中采用的陶粒、矿粉、粉煤灰等都是废弃物料的资源化利用，具有较好的环境、经济综合效益；引气剂包括松香酸钠、三萜皂苷、羟乙基纤维素、铝粉和乳化剂A，其中乳化剂A由质量比为1:1的通用型EVA乳液和防水型EVA乳液混合而成，复配的EVA乳液可以增加松香酸钠、三萜皂苷的相容性、稳定性，使引气剂更加高效稳定的降低水的表面张力，可以在混凝土拌合料搅拌混合的过程中引入许多微小气泡，提高混凝土的和易性及混合均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种引气剂以及使用该引气剂的商用混凝土配方。
背景技术
引气剂属于一种混凝土外加剂，在混凝土拌合物内掺入引气剂可以形成大量的封闭状微型气泡，这些微气泡之间如同滚珠一样相对滑动，起到减少骨料颗粒间的摩擦阻力的作用，从而有效改善混凝土拌合物的和易性，保水性和粘聚性，提高混凝土流动性。此外，由于大量气泡的存在，使混凝土的弹性变形增大，弹性模量有所降低，从而有助于提高混凝土的抗裂性和抗冻性。因此，引气剂被广泛应用于机场、港工及道桥等重要工程的混凝土结构。
引气剂一般包括松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸盐类、脂肪醇硝酸盐类、皂类等，其主要成分的结构中包含亲水基团和憎水基团，可以有效降低液体表面张力，这样在机械搅拌混合的过程中，就会产生更多的气泡，从而提高混凝土拌合物混合的均匀性和流动性。现有的引气剂多存在发泡效果较好，但稳泡性较差的现象，在搅拌过程中引入气泡的结构不合理、气泡不稳定、大小不合适且分布不均匀，有待进一步改善。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种商用混凝土用引气剂，其具有发泡性好、相容性高、气泡均匀且稳定的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种使用该引气剂的商用混凝土配方，其具有混合流动性高、和易性好、抗渗性高的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种引气剂，包含以下重量份的组分：
优选地，一种引气剂，由包括以下重量份数表示的组合物混合而成：
通过采用上述技术方案，松香酸钠属于三苯环结构阴离子表面活性剂，其溶于水后会解离形成阴离子基团，具有亲水基和憎水基的两亲结构，可以有效降低液体表面张力，有高效稳定的起泡、发泡性能；三萜皂苷属于非离子表面活性剂，其分子结构包含单糖基、甙元基，其中单糖基含有能与水分子形成氢键的多羟基结构，具有很强的亲水性，而甙元基具有较强的亲油憎水性，因此也有助于降低溶液表面张力并产生气泡，同时三萜皂苷分子结构较大，可以形成较厚的分子膜，使气泡的弹性、尺寸能够相对稳定。
混凝土拌合物在搅拌混合的过程中会逐渐形成骨料-水-空气的固-液-气三相体系，在加入松香酸钠和三萜皂苷搅拌混合后，在气-液相界面(即气泡膜)上，松香酸钠和三萜皂苷分子结构中的憎水基团指向并靠近空气，亲水基团指向并靠近水相，最终使分子定向排列在气液界面上，从而降低溶液表面张力，促进气泡的生成；在固-液相界面，亲水基团指向并靠近水相，憎水基团指向并靠近固相(碎石等)，从而形成定向吸附膜，生成的气泡通过定向吸附膜稳定、均匀的吸附在混凝土的骨料颗粒之间，可以起到润滑并减少骨料颗粒间摩擦阻力的作用，从而达到提高混凝土拌合物的和易性、流动性的效果，也有助于提高混凝土的抗裂性和抗冻性。
羟乙基纤维素是一种非离子型可溶纤维素醚，其具有良好的增稠、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分等特性，可以进一步提高气泡的稳定性和分散均匀性；铝粉在混凝土拌合物的碱性环境中可以反应生成氢气，达到进一步提高引气剂发泡性能的效果。
进一步的，所述引气剂还包括6-12份的乳化剂A。
通过采用上述技术方案，乳化剂A可以提高引气剂的乳化分散性，使得引气剂的稳定性更高。
进一步的，所述乳化剂A包括质量比为1:1的通用型EVA乳液和防水性EVA乳液的组合。
通过采用上述技术方案，EVA乳液的乳化性能好且稳定性高，其中通用型EVA乳液的刚性高，具有较好的补强性，可以弥补引气剂自身的降低混凝土强度的缺点，而防水性EVA乳液的耐水性好，可以提高引气剂的稳定性，通过二者的复配，从而达到增加引气剂稳定性的效果。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种使用权利要求1-4任一项所述引气剂的商用混凝土配方，包括以下重量分数的组分：
引气剂为权利要求1-4任意项所述的引气剂。
通过采用上述技术方案，碎石作为混凝土中的粗骨料，为混凝土提内部结构强度支撑，沙子及陶粒为细骨料，其中陶粒具有多孔结构，其吸水性好、结构强度高，与粗骨料相互填充混合，进一步提高了混凝土整体的结构强度；水泥、矿粉、粉煤灰与水搅拌混合后形成凝胶材料，将碎石、陶粒等骨料粘黏固定，进一步增加了混凝土的基础强度；引气剂在与混凝土拌合料一起搅拌混合过程中，可以有效降低水的表面张力，使得混凝土拌合料中产生许多均匀且稳定的小气泡，减小了骨料之间的摩擦力，提高了混凝土拌合料的流动性和混合均匀性；引气减水剂配合引气剂，进一步增加混凝土拌合料中颗粒之间的分散均匀性，从而可以减少水的使用量，增加了混凝土的塑化效果，使得混凝土的坍落度损失较小。
进一步的，所述引气减水剂为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐有良好的扩散性，易溶于水，加入混凝土中搅拌可以改善混凝土的和易性，减少作为溶剂的水的用量，并且可以提高混凝土的强度和抗龟裂性。
进一步的，所述粉煤灰为二级粉煤灰，细度为15-20μm，含水量为0.1-0.2％。
通过采用上述技术方案，二级粉煤灰细度适中，比较面积较大，表面活性高，能够促进水泥水化的解絮作用，粉煤灰中存在许多细小的微珠，也能够起到对骨料润滑的作用，提高混凝土的流动性和强度；另一方面，粉煤灰也能够代替一部分水泥的作用，能够降低混凝土的成本。
进一步的，所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为400-450m2/kg,含水率为0.4％-0.6％。
通过采用上述技术方案，S95级矿粉具有良好的分散性、表面活性，与二级粉煤灰复配，可以提高混凝土的和易性和粘聚性，减少混凝土中连通孔的形成，从而达到提高混凝土密实性、抗渗性及抗碳化性的效果。
进一步的，一种根据权利要求5-8任一项所述的商用混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取相应分量水泥、砂子、陶粒投入搅拌机搅拌均匀；
S2：称取相应分量的粉煤灰、矿粉、引气剂、引气减水剂加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合，搅拌混合的同时加入相应分量的水，搅拌混合至均匀；
S3:称取相应分量的碎石加入S2步骤中的搅拌机，搅拌均匀即可。
通过采用上述技术方案，将水泥、砂子、陶粒进行预混合，再称取粉煤灰、矿粉、引气剂、引气减水剂并掺入预混合料中继续搅拌混合，砂子跟碎石等骨料质量跟体积较大，搅拌时较为剧烈，而粉煤灰、矿粉等粒度小，混合时容易扬尘，通过预先混合，将粗骨料混合均匀，减少粗骨料跟矿粉、粉煤灰的混合时间，从而减少扬尘；水作为稀释剂起到将水泥、粉煤灰及矿粉等润湿并形成凝胶体的作用，可以将骨料粘黏固定在混凝土内部，增加混凝土的基础强度；加入引气剂与混凝土拌合料一起搅拌混合，可以使混凝土拌合料中产生许多封闭且稳定的小气泡，起到润滑骨料的作用，提高混凝土拌合料的流动性和混合均匀性；引气减水剂配合引气剂，进一步增加混凝土拌合料中颗粒之间的分散均匀性，从而可以减少水的使用量，增加了混凝土的塑化效果，使得混凝土的坍落度损失较小。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本方案中在混凝土中引入以松香酸钠、三萜皂苷为主要成分的引气剂，并在引气剂中添加复配的通用型EVA乳液和防水性EVA乳液，有效降低了水的表面张力，在混凝土拌合料搅拌混合的过程中引入许多稳定、均匀的微小气泡，提高了混凝土的和易性及混合均匀性；
2.本方案中混凝土拌合料中采用的陶粒、矿粉、粉煤灰等都是废弃物料的资源化利用，具有较好的环境、经济综合效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
实施例1：
先称取200份水泥、280份砂子、30份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取60份粉煤灰、60份矿粉、0.93份松香酸钠、0.70份三萜皂苷、0.12份羟乙基纤维素、0.12份铝粉、0.07份通用型EVA乳液、0.07份通防水型EVA乳液、2份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取110份水加入，搅拌均匀，最后称取480份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例2：
先称取240份水泥、300份砂子、40份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取80份粉煤灰、80份矿粉、1份松香酸钠、0.69份三萜皂苷、0.12份羟乙基纤维素、0.12份铝粉、0.08份通用型EVA乳液、0.08份通防水型EVA乳液、2.1份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取120份水加入，搅拌均匀，最后称取500份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例3：
先称取260份水泥、320份砂子、50份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取100份粉煤灰、100份矿粉、1.06份松香酸钠、0.71份三萜皂苷、0.12份羟乙基纤维素、0.12份铝粉、0.09份通用型EVA乳液、0.09份通防水型EVA乳液、2.2份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取140份水加入，搅拌均匀，最后称取520份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例4：
先称取280份水泥、340份砂子、60份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取130份粉煤灰、130份矿粉、1.14份松香酸钠、0.73份三萜皂苷、0.13份羟乙基纤维素、0.13份铝粉、0.08份通用型EVA乳液、0.08份通防水型EVA乳液、2.3份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取150份水加入，搅拌均匀，最后称取540份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例5：
先称取300份水泥、360份砂子、70份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取150份粉煤灰、150份矿粉、1.23份松香酸钠、0.77份三萜皂苷、0.15份羟乙基纤维素、0.15份铝粉、0.09份通用型EVA乳液、0.09份通防水型EVA乳液、2.5份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取160份水加入，搅拌均匀，最后称取540份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例6：
先称取260份水泥、320份砂子、50份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取100份粉煤灰、100份矿粉、0.93份松香酸钠、0.70份三萜皂苷、0.12份羟乙基纤维素、0.12份铝粉、0.07份通用型EVA乳液、0.07份通防水型EVA乳液、2份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取140份水加入，搅拌均匀，最后称取520份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例7：
先称取260份水泥、320份砂子、50份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取100份粉煤灰、100份矿粉、1份松香酸钠、0.69份三萜皂苷、0.12份羟乙基纤维素、0.12份铝粉、0.08份通用型EVA乳液、0.08份通防水型EVA乳液、2.1份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取140份水加入，搅拌均匀，最后称取520份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例8：
先称取260份水泥、320份砂子、50份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取100份粉煤灰、100份矿粉、1.14份松香酸钠、0.73份三萜皂苷、0.13份羟乙基纤维素、0.13份铝粉、0.08份通用型EVA乳液、0.08份通防水型EVA乳液、2.3份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取140份水加入，搅拌均匀，最后称取520份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
实施例9：
先称取260份水泥、320份砂子、50份陶粒投入搅拌机搅拌均匀，再称取100份粉煤灰、100份矿粉、1.23份松香酸钠、0.77份三萜皂苷、0.15份羟乙基纤维素、0.15份铝粉、0.09份通用型EVA乳液、0.09份通防水型EVA乳液、2.5份引气减水剂加入搅拌机继续搅拌混合，搅拌的同时，再称取140份水加入，搅拌均匀，最后称取520份碎石加入搅拌机，拌合混合至混凝土产生的气泡稳定均匀。
对比例
对比例1：与实施例1的区别在于未添加引气剂组分及引气减水剂；
对比例2：与实施例2的区别在于未添加引气剂组分及引气减水剂；
对比例3：与实施例3的区别在于未添加引气剂组分及引气减水剂；
对比例4：与实施例4的区别在于未添加引气剂组分及引气减水剂；
对比例5：与实施例5的区别在于未添加引气剂组分及引气减水剂。
性能检测
按照实施例1-9、对比例1-5的方法各制备6块混凝土标准试样块，并按照以下方法检测标准试样块的各项性能，由同一实施例制得的混凝土试样块的测试结果取平均值，测试结果如表1所示：
1、坍落度：GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物30min时的坍落度；
2、抗压强度：按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护28天、60天的抗压强度；
3、抗水渗透性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的抗渗性能。
表1以上各实施例制得的标准混凝土试块的性能测试结果
由表1可以看出，实施例1-9试样的30min坍落度在115-120mm之间，对比例1-5试样的30min坍落度在120-125mm之间，说明引气剂的加入提高了混凝土的流动性，在成型初期密实度较高，因此30min坍落度较小。
抗压强度方面，从28天抗压强度，60天抗压强度检测结果看，实施例1-9试样的检测结果略低于对比例1-5试样检测结果，但比较接近，说明本发明添加的引气剂及引气减水剂复配保持了混凝土的基础强度。
抗渗性能检测结果显示，对比例1-5中未添加引气剂和引气减水剂的试样，其抗渗性能明显低于实施例1-9中添加引气剂和引气减水剂的试样，说明混凝土中添加引气剂跟引气减水剂使得混凝土拌合料中生产许多细小气泡，提高了混凝土的流动性，使得物料结合均匀密实，从而有助于提高混凝土的抗渗性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种引气剂，其特征在于：包含以下重量份的组分：
松香酸钠 40-80份；
三萜皂苷 30-50份；
羟乙基纤维素 5-10份；
铝粉 5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种引气剂，其特征在于：包含以下重量份的组分：
松香酸钠 50-70份；
三萜皂苷 35-45份；
羟乙基纤维素 6-8份；
铝粉 6-8份。
3.根据权利要求1或2任一项所述的引气剂，其特征在于：还包括6-12份的乳化剂A。
4.根据权利要求3所述的一种引气剂，其特征在于：所述乳化剂A由质量比为1:1的通用型EVA乳液和防水型EVA乳液混合而成。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述引气剂的商用混凝土配方，其特征在于：以各组分的重量份数计，包括以下组分：
水泥 200-300份；
砂子 280-360份；
碎石 480-550份；
矿粉 60-150份；
粉煤灰 60-150份；
陶粒 30-70份；
水 110-160份；
引气剂 2-2.5份；
引气减水剂 2-2.5份；
引气剂为权利要求1-4任意项所述的引气剂。
6.根据权利要求5所述的一种商用混泥土配方，其特征在于：所述引气减水剂为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种商用混凝土配方，其特征在于：所述粉煤灰为二级粉煤灰，细度为15-20μm，含水量为0.1-0.2%。
8.根据权利要求5所述的一种商用混凝土配方，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为400-450m2/kg,含水率为0.4%-0.6%。
9.一种根据权利要求5-8任一项所述的商用混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：称取相应分量水泥、砂子、陶粒投入搅拌机搅拌均匀；
S2：称取相应分量的粉煤灰、矿粉、引气剂、引气减水剂加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合，搅拌混合的同时加入相应分量的水，搅拌混合至均匀；
S3:称取相应分量的碎石加入S2步骤中的搅拌机，搅拌均匀。
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