CN110550883A - 一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，它由聚羧酸减水剂和水配制而成；所述的聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％，还可以添加添加剂。本发明所述的抗离析剂在萘系减水剂及其泵送剂拌制的混凝土抗离析中的应用。本所述的抗离析剂，可使原有的萘系减水剂的减水率降低，从而达到流动性降低和离析现象消失，而且混凝土抗压强度几乎不降低。还有当因在生产时用水量不受控增加时出现的混凝土离析现象，加入这种抗离析剂也可使离析现象消失，但对于这类混凝土应酌情降低抗压强度等级使用。

Description

一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂及 其制备方法与应用
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体地说，是涉及一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土(拌合物)的抗离析剂及其制备方法与应用。
背景技术
在建筑工地现场，常常遇到到了现场的掺加了萘系减水剂(或萘系泵送剂)的泵送混凝土流动性太大，有的已产生了离析，无法使用。在通常情况下，已离析的混凝土，无法正常使用，造成经济损失，严重时整车混凝土成了建筑垃圾。
混凝土减水剂是一种在维持混凝土拌合物流动性(坍落度)基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，主要有木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐甲醛聚合物减水剂(即萘系减水剂)、脂肪族羟烷基磺酸盐高缩合物减水剂和聚羧酸系减水剂等。减水剂加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
混凝土泵送剂是根据泵送混凝土的施工工艺、气候条件和水泥品种等工程实际需要配制而成的一种复合型外加剂，主要由减水剂组分、缓凝剂组分和其他功能外加剂复合而成，其中减水剂组分主要有萘系减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸减水剂等。能提高拌合物的流动性，并能较长时间保持拌合物流动性，能使混凝土经过压力输送后仍保持良好的和易性，不离析不泌水。
萘系减水剂，主要成分为β-萘磺酸钠甲醛缩合物，是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂(占减水剂用量的30％以上)，其特点是减水率较高(15％～25％以上)，不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格便宜。萘系减水剂常被用于配制大流动性、普通和高强混凝土。
聚羧酸减水剂，具有较高的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂。根据其主链结构的不同可以将聚羧酸减水剂产品分为两大类：一类是以马来酸酐为主链，接枝不同侧链长度的聚醚。该类减水剂，淡黄色半透明液体，可与萘系减水剂进行复配使用，可明显改善萘系减水剂的坍损问题。例如，当萘系减水剂(固体)：聚羧酸减水剂(固体)：缓凝+引气+增稠剂(固体)：水＝20：7.5～5.0： 0～2:68～73时复配的减水剂，可配制C80混凝土。而另一类以(甲基)丙烯酸为主链，接枝不同侧链长度的聚醚，例如，异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)或异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)。在生产时一般采用自由基共聚反应。它的生产工艺方便，合成温度60℃左右，所以现在厂商都在做这类产品。但这类产品与萘系减水剂是不相容的，即互掺会使减水率降低而不是提高。在标准《混凝土外加剂应用技术规范GB50119-2013》中就指出，“(这类)聚羧酸系高性能减水剂不应与萘系高效减水剂复合或混合使用”。
为了改善混凝土的性能特别是提高强度，常在水泥混凝土中或减水剂中或泵送剂中添加醇胺类表面活性剂和有机硅类消泡剂，并称它们为增效剂。
醇胺类表面活性剂，它可作为水泥助磨剂能有效地改善水泥粒径的分布提高粉磨效率，它可促进水泥水化并能够提高水泥强度尤其是早期强度，它能使水泥产生缓凝，它还能改善水泥混凝土拌合物的和易性。常用的有三乙醇胺、聚醚醇胺和三异丙醇胺等。
有机硅消泡剂，其主要组分为硅油(有机硅成分)，它是一种白色粘稠的乳液，其应用领域十分广泛，越来越受到各行各业的重视。在混凝土拌合物中它能够消除在生产过程中物料形成的气泡，有利于混凝土强度的提高。
有关抗离析剂，市场上已有的可以用于混凝土抗离析的产品主要有聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺、磺甲基酚醛树脂、聚苯乙烯磺酸等，但是由于其絮凝作用较强，会导致混凝土在短时间内失去流动性能，对混凝土和易性不利。并查得专利产品主要有由丙烯酰胺等(A类单体)和马来酸聚乙二醇酯等(B类单体)的共聚物或由丙烯酰胺等(A 类单体)和富马酸等(B类单体)的共聚物，作为混凝土抗离析剂使用。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种专用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，它是一种以(甲基)丙烯酸为主链接枝不同侧链长度的聚醚生成的聚羧酸系减水剂，它与萘系减水剂是不相容的。即针对萘系减水剂，以由丙烯酸或甲基丙烯酸和聚醚(异戊烯醇聚氧乙烯醚或异丁烯醇聚氧乙烯醚)等聚合而成的聚羧酸减水剂作为抗离析剂的主剂，经过大量试验、应用和研究，发明了这种专用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂。可使原有的萘系减水剂的减水率降低，从而达到流动性降低，离析消失，可使混凝土和易性恢复正常，而且不影响混凝土的后期质量。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种专用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的抗离析剂由聚羧酸减水剂和水配制而成；所述的聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％(优选为15％)。
进一步的，为了提高混凝土的强度，可添加有利于强度发展的添加剂，所述的抗离析剂由聚羧酸减水剂、添加剂和水配置而成；所述的聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％，优选为15％；添加剂的固体含量为小于5％，优选为小于1％。
进一步的，以聚羧酸减水剂为主剂，所述的聚羧酸减水剂是由丙烯酸或甲基丙烯酸和聚醚等聚合而成的，也即以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链接枝不同侧链长度聚醚的这类聚羧酸减水剂。
进一步的，所述的聚羧酸减水剂，能与萘系减水剂相互作用，从而导致萘系减水剂的减水率明显降低。
进一步的，所述的添加剂为助剂，有利于混凝土强度的发展，主要为增效剂和消泡剂。
进一步的，所述的增效剂为醇胺类表面活性剂，例如，三乙醇胺，具有缓凝、改善和易性和提高强度的作用。进一步的，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂，例如，美国道康宁DC544，具有消除气泡的作用，有利于强度的提高。
进一步的，本发明所述的抗离析剂在萘系减水剂及其泵送剂拌制的混凝土抗离析中的应用。
进一步的，所述的抗离析剂掺量以固体计量为水泥基胶凝材料的总重量的0.005％～0.20％，优选为0.01％～0.10％。在优选的掺量范围内，能使混凝土拌合物的流动性降低，能使混凝土拌合物的离析现象消除。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂及其制备方法与应用。在当今采用萘系减水剂及其泵送剂拌制普通泵送混凝土的基础上，当萘系减水剂及其泵送剂掺量过多时或胶凝材料比表面积降低时或细骨料的细度模数增加时或其它会出现混凝土拌合物流动性太大和离析现象时，使得混凝土无法施工，且对后期混凝土质量造成影响。为了解决上述问题，本专利发明了这种专用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂。加入这种抗离析剂，可使原有的萘系减水剂的减水率降低，从而达到流动性降低和离析现象消失，而且混凝土抗压强度几乎不降低。还有当因在生产时用水量不受控增加时出现的混凝土离析现象，加入这种抗离析剂也可使离析现象消失，但对于这类混凝土应酌情降低抗压强度等级使用。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下对本发明作进一步详细说明，但不作为对发明的限定。
本发明，一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂和水，或聚羧酸减水剂、添加剂和水。其中聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％，优选为15％；添加剂的固体含量为小于10％，优选为小于2％。
聚羧酸减水剂：为主剂，由丙烯酸或甲基丙烯酸和聚醚等聚合而成的，也即以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链接枝不同侧链长度聚醚的这类聚羧酸减水剂。
添加剂：为助剂，主要为增效剂(三乙醇胺等)和消泡剂(有机硅消泡剂等)。
具体进一步以实施例加以说明。
本发明所述的聚羧酸减水剂购自浙江省嘉善华豪建材有限公司、浙江省杭州荣达新型材料有限公司、浙江五龙新材股份有限公司和江苏省苏博特新材料股份有限公司，由丙烯酸AA或甲基丙烯酸MAA 和异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG或异丁烯醇聚氧乙烯醚HPEG等聚合而成的聚羧酸减水剂母液或减水剂，型号为标准型和缓凝型。
所述的萘系减水剂购自浙江省嘉善华豪建材有限公司、浙江五龙新材股份有限公司和浙江建研科之杰新材料有限公司，主要成分为β-萘磺酸钠甲醛缩合物，型号为标准型和缓凝型。
实施例1
实施例所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(按固体计)：水＝15.0：85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的42.5 级普通硅酸盐水泥。萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.1％，混凝土减水率约为24％。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》进行净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列水泥净浆的配合比(计量单位为克或千克)”进行原材料称量。
试验步骤为，采用双转双速水泥净浆搅拌机搅拌，先将87g水、 6.3g萘系减水剂和300g水泥按上述顺序倒入搅拌锅内，按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，再测定净浆的扩展度。然后，加入抗离析剂，再按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，测定净浆的扩展度，数据如表1所示。
表1净浆流动度数据
由净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律的试验结果可知，只要掺加0.02％～0.04％(按固体计)抗离析剂就能明显降低净浆的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用，从而达到抗离析的目的。
实施例2
所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(按固体计)：三乙醇胺 (按固体计)：水＝14.5：0.5：85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的52.5 级普通硅酸盐水泥。萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.1％，混凝土减水率约为24％。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》进行净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列水泥净浆的配合比(计量单位为克或千克)”进行原材料称量。
试验步骤为，采用双转双速水泥净浆搅拌机搅拌，先将87g水、 6.3g萘系减水剂和300g水泥按上述顺序倒入搅拌锅内，按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，再测定净浆的扩展度。然后，加入抗离析剂，再按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，测定净浆的扩展度，数据如表2所示。
表2净浆流动度数据
由净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律的试验结果可知，只要掺加0.02％～0.04％(按固体计)抗离析剂就能明显降低净浆的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用，从而达到抗离析的目的。
实施例3
实施例所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(按固体计)：三乙醇胺(按固体计)：有机硅消泡剂(美国道康宁DC544)(按固体计)：水＝14.3：0.5：0.2：85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为 15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的42.5 级普通硅酸盐水泥，矿渣为S95级矿渣微粉，粉煤灰为F类II级粉煤灰；萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.1％，混凝土减水率约为24％。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》进行净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列水泥净浆的配合比(计量单位为克或千克)”进行原材料称量。
试验步骤为，采用双转双速水泥净浆搅拌机搅拌，先将87g水、 6.3g萘系减水剂和300g胶凝材料(其中195g水泥、60g矿渣和45g 粉煤灰)按上述顺序倒入搅拌锅内，按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，再测定净浆的扩展度。然后，加入抗离析剂，再按水泥净浆的标准制备过程制备净浆，测定净浆的扩展度，数据如表3所示。
表3净浆流动度数据
由净浆流动度随抗离析剂掺量的变化规律的试验结果可知，只要掺加0.02％～0.04％(按固体计)就能明显降低净浆的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用。
实施例4
实施例所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(按固体计)：三乙醇胺(按固体计)：有机硅消泡剂(美国道康宁DC544)(按固体计)：水＝14.2：0.5：0.3：85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为 15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的52.5 级普通硅酸盐水泥。矿渣为S95级矿渣微粉。粉煤灰为F类II级粉煤灰。萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.0％，混凝土减水率约为24％。细骨料，采用混合砂，其中机制砂和河砂的比例为1：1。粗骨料，采用石灰石碎石，级配为5-31.5mm。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》进行混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列混凝土的配合比(计量单位为千克)”进行原材料称量，试拌20L。
试验步骤为，采用45L混凝土搅拌机搅拌，先将14.0kg细骨料、 21.3kg粗骨料和8.0kg胶凝材料(其中5.2kg水泥、1.6kg矿渣和1.2kg 粉煤灰)按上述顺序倒入搅拌锅内，并将0.160kg萘系减水剂加入 3.60kg拌合水中，开启搅拌机干拌120秒，再加入上述拌合水(含萘系减水剂)继续再拌120秒。按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况。然后，加入抗离析剂，再开启搅拌机拌和60秒，并测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况，数据如表4所示。
表4坍落度和泌水
由混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量变化规律的试验结果可知，只要掺加0.02％～0.04％(按固体计)就能明显降低混凝土拌合物的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用，并且几乎不降低混凝土的28天抗压强度。
实施例5
实施例所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(固体)：三乙醇胺(固体)：有机硅消泡剂(美国道康宁DC544)：水＝14.2：0.5： 0.3：85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的42.5 级普通硅酸盐水泥。矿渣为S95级矿渣微粉。粉煤灰为F类II级粉煤灰。萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.75％，混凝土减水率约为30％。细骨料，采用混合砂，其中机制砂和河砂的比例为1：1。粗骨料，采用石灰石碎石，级配为5-31.5mm。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》进行混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列混凝土的配合比(计量单位为千克)”进行原材料称量，试拌 20L。。
试验步骤为，采用45L混凝土搅拌机搅拌，先将14.0kg细骨料、 21.3kg粗骨料和8.0kg胶凝材料(其中5.2kg水泥、1.6kg矿渣和1.2kg 粉煤灰)按上述顺序倒入搅拌锅内，并将0.220kg萘系减水剂加入 3.60kg拌合水中，开启搅拌机干拌120秒，再加入上述拌合水(含萘系减水剂)继续再拌120秒。按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况。然后，加入抗离析剂，再开启搅拌机拌和60秒，并测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况。
由混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量变化规律的试验结果可知，主要由于萘系泵送剂超掺，空白试样E0的坍落度太大而且还产生了离析现象，但只要掺加0.02％～0.04％(按固体计)就能明显降低混凝土拌合物的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用和消除离析现象，并且几乎不降低混凝土的28天抗压强度。
实施例6
实施例所用的抗离析剂的组成为聚羧酸减水剂(固体)：水＝15.0： 85.0。即，抗离析剂为水溶液，含固量为15％。
实施例所用的主要原材料：水泥为浙江某水泥集团生产的42.5 级普通硅酸盐水泥。矿渣为S95级矿渣微粉。粉煤灰为F类II级粉煤灰。萘系减水剂为水溶液(含固量为30％)，掺量为胶凝材料用量的2.2％，混凝土减水率约为25％。细骨料，采用混合砂，其中机制砂和河砂的比例为1：1。粗骨料，采用石灰石碎石，级配为5-31.5mm。
拌和水与养护用水为自来水。
按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》进行混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量的变化规律试验，并参照下表“系列混凝土的配合比(计量单位为千克)”进行原材料称量，试拌 20L。。
试验步骤为，采用45L混凝土搅拌机搅拌，先将14.0kg细骨料、 21.3kg粗骨料和8.0kg胶凝材料(其中5.2kg水泥、1.6kg矿渣和1.2kg 粉煤灰)按上述顺序倒入搅拌锅内，并将1.60kg萘系减水剂加入 3.60kg拌合水中，开启搅拌机干拌120秒，再加入上述拌合水(含萘系减水剂)和不受控增加的水(0.50kg)继续再拌120秒。按照《GB/T 50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法》测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况。然后，加入抗离析剂，再开启搅拌机拌和60秒，并测定混凝土拌合物的坍落度和泌水情况。
由混凝土拌合物流动度随抗离析剂掺量变化规律的试验结果可知，正常试样F00的坍落度在要求的范围，而且不离析，其混凝土的 28天抗压强度在正常范围。但主要由于在不受控的情况下增加了 25kg/m3，空白试样F0的坍落度太大而且还产生了离析现象，然而只要掺加0.03％～0.05％(按固体计)就能明显降低混凝土拌合物的流动度，起到降低萘系减水剂减水率的作用和消除离析现象。还由于在不受控的情况下增加了25kg/m3，导致了其混凝土的28天抗压强度的降低，因此对于这类混凝土应酌情降低抗压强度等级使用。

Claims (10)

1.一种用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的抗离析剂由聚羧酸减水剂和水配制而成；所述的聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％。
2.如权利要求1所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的抗离析剂还包括添加剂；所述的添加剂为增效剂或消泡剂；所述的聚羧酸减水剂的固体含量为2％～50％；所述的添加剂的固体含量小于5％。
3.如权利要求1或2所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的聚羧酸减水剂是由丙烯酸或甲基丙烯酸和聚醚聚合而成的。
4.如权利要求1所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的增效剂为醇胺类表面活性剂。
5.如权利要求4所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的增效剂为三乙醇胺。
6.如权利要求1所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
7.如权利要求6所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂，其特征在于：所述的消泡剂为美国道康宁DC544。
8.一种如权利要求1所述的用于掺加了萘系减水剂及其泵送剂混凝土的抗离析剂在萘系减水剂及其泵送剂拌制的混凝土抗离析中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的抗离析剂掺量以固体计量为水泥基胶凝材料的总重量的0.005％～0.20％。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的抗离析剂掺量以固体计量为水泥基胶凝材料的总重量的0.01％～0.10％。
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