CN110423039A - 一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸盐10～24份，异戊烯醇聚氧乙烯醚1～5份，铬盐5～12份以及烷基二胺5～10份。所述强效剂可以在较低温度下增加强效剂与水的结合作用，使得混凝土在较低温度下制备时，强效剂也可以具有较好的分散作用。

Description

一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土添加剂领域，涉及一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是现代社会中应用最为广泛、使用量最大的一种建筑材料，中国是世界上使用混凝土材料最大的国家，随着国家对于基础建设领域的巨大投入和对于城镇化的迫切需求，我国混凝土及相关材料的使用量短时间内呈现缓步增长的态势，混凝土通过混凝土材料之间进行的水化反应固化从而具有较强的抗压强度，然而，由于混凝土材料之间存在反应壁垒，普通混凝土材料的水化反应仅能完成70～80％，而且，混凝土材料的水化反应类似晶体结晶的过程，普通混凝土材料经水化反应后仅有约80％的产物形成了具有结构强度的混凝土，其余反应产物存在部分缺陷，导致混凝土整体的抗压强度不能进一步提高。

为了进一步提高混凝土的性能，现有技术中通常采用向其中添加强效剂，强效剂的主要作用主要有两个，一是增加混凝土材料的分散性，使得混凝土材料的颗粒之间能够充分地分散，防止其团聚在一起，进而加速水泥的水化过程，减少混凝土中水泥的使用量，二是增加其他混凝土添加剂如减水剂等对于混凝土材料的吸附能力，增强其使用效果。

CN 106220028 A公开了一种混凝土防冻剂，该防冻剂，按重量份计，由如下组分组成：聚丙烯酰胺10～12.5份、亚甲基二萘磺酸钠15～17份正丁醇20～25份、聚乙烯醇3～5份、羧甲基纤维素钠2～4份、硫代硫酸钠5～8份、氯化钙10～15份、甲酸钙5～8份、水10～30份。该防冻剂能显著的降低混凝土在冻融时的强度损失，100次反复冻融后，强度损失不超过1.5％。但是该添加剂仅能作为防冻剂，不可作为强效剂使用。

CN 108545981 A公开了一种超低温混凝土防冻剂，所述超低温混凝土防冻剂，由以下重量份的原料制成：水化硅酸钙12～25重量份、粉煤灰5～15重量份、橡胶粉3～8重量份、亚硝酸钠2～8重量份、硫酸钠3～6重量份、氯化钙1～5重量份、烷基有机胺1～5重量份、三萜皂甙0.2～1重量份、引发剂2～5重量份、丙烯酰胺6～12重量份、表面活性剂0.2～1重量份、三聚氰胺0.5～5重量份、木质素磺酸钙2～8重量份、氨基磺酸盐3～8重量份、葡萄糖酸钠8～10重量份。该混凝土防冻剂能够在-30℃下，加快混凝土的凝结速度，提高混凝土的强度和耐久性。同样的，该混凝土防冻剂仅能作为防冻剂，不可作为强效剂使用。

现有的混凝土强效剂在低温下与水的结合能力差，导致了混凝土在较低温度下混合时出现和易性下降，强效剂分布不均，导致混凝土强度下降的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法，所述强效剂可以在较低温度下增加强效剂与水的结合作用，使得混凝土在较低温度下制备时，强效剂也可以具有较好的分散作用。

为达到上述效果，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种耐寒型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：

其中，木质磺酸盐的重量份可以是11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份或23份等，异戊烯醇聚氧乙烯醚的重量份可以是1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份等，铬盐的重量份可以是6份、7份、8份、9份、10份或10份等，烷基二胺的重量份可以是5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份或9.5份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

在低温下，由于水与强效剂中的亲水基团的作用力减弱，导致强效剂对混凝土的分散作用降低，致使低温下制备混凝土时会出现混凝土混合不均，导致混凝土机械性能下降。本发明中，在混凝土强效剂中添加了铬盐和烷基二胺，这两种组份使得即使在低温下，水与强效剂中的亲水基团也具有较强的相互作用。铬盐提供配位中心，使得磺酸基团与铬盐发生相互作用，而烷基二胺与铬盐的结合提高了配合作用的稳定性，使得水与强效剂中的亲水基团的作用力受温度影响下降。

作为本发明优选的技术方案，所述木质磺酸盐与所述铬盐的质量比为2～3:1如2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份或2.9份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述木质素磺酸盐为木质磺酸钠。

作为本发明优选的技术方案，所述铬盐包括氯化铬、硫酸铬或硝酸铬中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氯化铬和硫酸铬的组合、硫酸铬和硝酸铬的组合、硝酸铬和氯化铬的组合或硝酸铬、氯化铬和硫酸铬的组合等。

作为本发明优选的技术方案，所述烷基二胺包括C2～C6的烷基二胺，如C2、C3、C4、C5或C6的烷基二胺等，优选为乙二胺、1,3-丙二胺或1,4-丁二胺中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，按重量份计，所述强效剂中包括10～20份改性淀粉，如11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述改性淀粉为经过化学改性的淀粉。

优选地，所述改性淀粉为醚化淀粉和/或酯化淀粉。

作为本发明优选的技术方案，按重量份计，所述强效剂中包括5～12份填充料，如6份、7份、8份、9份、10份或11份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述填充料为硅微粉、沥青、粉煤灰、矿渣粉或细骨料中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，按重量份计，所述强效剂包括20～50份水，如25份、30份、35份、40份或50份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明目的之二在于提供一种上述耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将木质素磺酸盐、烷基二胺、铬盐以及水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入异戊烯醇聚氧乙烯醚，在搅拌下混合，得到所述混凝土强效剂。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述搅拌的速率为200～500rpm，如250rpm、300rpm、350rpm、400rpm或450rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述搅拌混合的时间为30～120min，如40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min或110min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述步骤(2)搅拌混合后，向溶液中加入改性淀粉和/或填充料，搅拌混合。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种耐寒型混凝土强效剂及其制备方法，所述强效剂可以在较低温度下增加强效剂与水的结合作用，使得混凝土在较低温度下制备时，强效剂也可以具有较好的分散作用，使得混凝土在低温下制备与常温制备相比，和易性基本不变，抗压强度下降小于1％。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将10份木质素磺酸钠、5份乙二胺、5份氯化铬以及20份水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入1份异戊烯醇聚氧乙烯醚，在200rpm搅拌下混合120min，得到所述混凝土强效剂。

实施例2

本实施例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将24份木质素磺酸钠、12份1,3-丙二胺、12份硫酸铬以及50份水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入5份异戊烯醇聚氧乙烯醚，在500rpm搅拌下混合30min，得到所述混凝土强效剂。

实施例3

本实施例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将21份木质素磺酸钠、7份1,4-丁二胺、10份硝酸铬以及35份水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入3份异戊烯醇聚氧乙烯醚，在300rpm搅拌下混合60min，得到所述混凝土强效剂。

实施例4

本实施例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将21份木质素磺酸钠、7份1,4-丁二胺、10份硝酸铬以及35份水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入3份异戊烯醇聚氧乙烯醚，在300rpm搅拌下混合60min，再加入10份酯化淀粉以及5份硅微粉机械混合均匀，得到所述混凝土强效剂。

实施例5

本实施例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将21份木质素磺酸钠、7份1,4-丁二胺、10份硝酸铬以及35份水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入3份异戊烯醇聚氧乙烯醚，在300rpm搅拌下混合60min，再加入20份醚化淀粉以及12份粉煤灰机械混合均匀，得到所述混凝土强效剂。

对比例1

本对比例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法除了步骤(1)不加入硝酸铬，1,4-丁二胺的重量份为17份外，其余条件均与实施例3相同。

对比例2

本对比例提供一种耐寒型混凝土强效剂的制备方法，所述制备方法除了步骤(1)不加入1,4-丁二胺，硝酸铬的重量份为17份外，其余条件均与实施例3相同。

按照配方自行配制混凝土材料，其具体组分按重量份数计算为：水泥461份(自配，成分按重量百分数计算为，硅酸盐熟料78％、石膏4.5％、石灰石7.5％和粉煤灰10％)、粉煤灰90份、矿粉50份、减水剂3份、砂512份、石1252份，水泥中还添加有0.01％的广东基业长青节能环保实业有限公司生产的QZ-99B型助磨剂，所述减水剂为广东基业长青节能环保实业有限公司生产的聚羧酸高效减水剂(液体，固含量15wt％)。

分别将实施例1-5以及对比例1-2制备得到的混凝土强效剂和水按照重量比1:19的比例配置成溶液，分别将上述溶液、水和混凝土材料混合(水和混凝土材料的比值为0.079:1)，使得溶液中的混凝土强效剂的重量占混合料总重量的0.5％，室温下经过28d固化，得到混凝土，取水和同样的混凝土材料按照相同比例混合，室温下经过28d固化，得到的混凝土做为空白例，验证实施例1-5以及对比例1-2提供混凝土强效剂对于混凝土的作用效果。在5℃的环境下进行上述混凝土材料的混合和固化，作为对比。

通过如下测试方法对上述得到的各混凝的性能进行测试，室温下固化的混凝土的测试结果列于表1，5℃下固化的混凝土的测试结果列于表2。

(1)混凝土和易性测试

根据国家标准GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土的和易性和工作性能进行测试。

(2)混凝土抗压强度实验

根据国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土的抗压强度进行测试。

表1

	和易性	抗压强度/MPa
			实施例1	好	36.1
实施例2	好	36.6
			实施例3	好	36.5
实施例4	好	37.2
			实施例5	好	37.8
对比例1	良好	35.3
			对比例2	良好	35.6
空白例	一般	35.1

表2

根据表1和表2的比较可以看出，添加了本发明实施例1-5提供的耐寒型混凝土强效剂的混凝土在低温5℃下制备，与室温制备相比和易性基本不变，抗压强度下降小于1％。而对比例1和2和提供的混凝土强效剂，分别缺少了铬盐和烷基二胺，使得制备得到的混凝土在5℃下制备，与室温制备相比和易性下降明显，且抗压强度下降超过10％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐寒型混凝土强效剂，其特征在于，按照重量份计所述强效剂的原料包括：

2.根据权利要去1所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述木质磺酸盐与所述铬盐的质量比为2～3:1。

3.根据权利要求1或2所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述木质素磺酸盐为木质磺酸钠。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述铬盐包括氯化铬、硫酸铬或硝酸铬中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述烷基二胺包括C2～C6的烷基二胺，优选为乙二胺、1,3-丙二胺或1,4-丁二胺中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1～5任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，按重量份计，所述强效剂中包括10～20份改性淀粉；

优选地，所述改性淀粉为经过化学改性的淀粉；

优选地，所述改性淀粉为醚化淀粉和/或酯化淀粉。

7.根据权利要求1～6任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，按重量份计，所述强效剂中包括5～12份填充料；

优选地，所述填充料为硅微粉、沥青、粉煤灰、矿渣粉或细骨料中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1～7任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，按重量份计，所述强效剂包括20～50份水。

9.一种权利要求1-8任一项所述的混凝土强效剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将木质素磺酸盐、烷基二胺、铬盐以及水混合得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入异戊烯醇聚氧乙烯醚，在搅拌下混合，得到所述混凝土强效剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌的速率为200～500rpm；

优选地，步骤(2)所述搅拌混合的时间为30～120min；

优选地，所述步骤(2)搅拌混合后，向溶液中加入改性淀粉和/或填充料，搅拌混合。