CN111995284B - 一种混凝土引气剂以及使用这种引气剂的混凝土配方 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土引气剂以及使用这用引气剂的混凝土配方，涉及混凝土的技术领域。其中，混凝土引气剂由包括以下重量份的原料制成：十二烷基苯磺酸盐：35‑45份、三萜皂苷：25‑35份、聚乙二醇：4‑6份、非离子聚丙烯酰胺：2‑4份、硬脂酸钠：3‑5份、硫酸铝：5‑10份；其能产生微小气泡并稳定气泡。另外，混凝土配方由包括以下重量份的原料制成：一种混凝土配方，由包括以下重量份的原料制成：水泥：240‑280份、粉煤灰：85‑105份、矿粉：60‑80份、河砂：670‑770份、碎石：800‑900份、减水剂：2.4‑2.8份、混凝土引气剂：4.8‑5.6份、水：165‑185份，其具有和易性好、抗压强度优良、抗冻性能好的优点。

Description

一种混凝土引气剂以及使用这种引气剂的混凝土配方
技术领域
本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种混凝土引气剂以及使用这种引气剂的混凝土配方。
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产生封闭状气泡，这些气泡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，保水性以及粘聚性。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能。
其中，现有的引气剂引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，有利于提高混凝土拌合物混合的均匀性和流动性。
但是，目前市面上大多数的引气剂均存在发泡效果好但稳泡效果差的问题。如果引入混凝土内的气泡稳泡效果差，那将大大降低引气剂的作用，使得混凝土的和易性、抗压强度以及抗冻性能受到影响。
发明内容
本发明的第一个目的在于是提供一种混凝土引气剂，其具有能产生微小气泡同时稳定气泡的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种混凝土配方，其具有和易性好、抗压强度优良以及抗冻性能好的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混凝土引气剂，由包括以下重量份的原料制成：
十二烷基苯磺酸盐：35-45份
三萜皂苷：25-35份
聚乙二醇：4-6份
非离子聚丙烯酰胺：2-4份
硬脂酸钠：3-5份
硫酸铝：5-10份。
通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸盐、三萜皂苷以及聚乙二醇复配可以产生直径较微小的气泡；非离子聚丙烯酰胺是大分子有机物，溶于水后产生粘度，有利于提高气泡的粘性，降低气泡的运动速度，使得气泡处于相对稳定的状态；硬脂酸钠和硫酸铝两者具有协同作用，能够降低水泥水化时温度升高对非离子聚丙烯酰胺粘度的影响，以确保气泡具有一定的粘性，有利于进一步降低混凝土的泌水率，同时增强混凝土抗压强度以及抗冻性能。
进一步地：所述混凝土引气剂由包括以下重量份的原料制成：
十二烷基苯磺酸盐：40份
三萜皂苷：30份
聚乙二醇：5份
非离子聚丙烯酰胺：3份
硬脂酸钠：4份
硫酸铝：8份。
通过采用上述技术方案，当混凝土引气剂按照上述配比制备时，得到的混凝土引气剂应用于混凝土的制备时，得到的混凝土的和易性较优，有利于混凝土的泵送。
进一步地：所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000-1200万。
通过采用上述技术方案，非离子聚丙烯酰胺的分子量在1000-1200万时，非离子聚丙烯酰胺稳定气泡的作用较好，当非离子聚丙烯酰胺的分子量低于1000万时，非离子聚丙烯酰胺的稳泡性能下降，而当非离子聚丙烯酰胺的分子量高于1200万时，非离子聚丙烯酰胺的溶解性能降低，稳泡性能也降低。
进一步地：所述混凝土引气剂还包括以下重量份的原料：
十二烷基二甲基氧化胺：4-6份。
通过采用上述技术方案，十二烷基二甲基氧化胺的加入与非离子聚丙烯酰胺复配作为稳泡剂，能够进一步提高混凝土的稳泡性能。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混凝土配方，由包括以下重量份的原料制成：
水泥：240-280份
粉煤灰：85-105份
矿粉：60-80份
河砂：670-770份
碎石：800-900份
减水剂：2.4-2.8份
混凝土引气剂：4.8-5.6份
水：165-185份
所述混凝土引气剂为上述任意一种混凝土引气剂。
通过采用上述技术方案，加入能产生微小气泡且具有较好稳泡作用的混凝土引气剂，能够有效改善混凝土的和易性，降低混凝土的泌水率，同时提高混凝土的抗压强度以及抗冻性能。
进一步地：所述水泥采用P.O42.5R低碱水泥。
通过采用上述技术方案，P.O42.5R低碱水泥具有早期强度高、水化热较低的特点，有利于提高非离子聚丙烯酰胺的稳定性，从而提高非离子聚丙烯酰胺的稳泡作用，有利于提高混凝土的和易性、抗压强度以及抗冻性能。
进一步地：所述粉煤灰为I级粉煤灰。
通过采用上述技术方案，加入粉煤灰，可以减少水泥的用量，有利于降低成本；粉煤灰采用I级粉煤灰，I级粉煤灰细度大、比表面积大，且I级粉煤灰中含有许多细小的微珠，能够起到润滑作用，有利于提高混凝土的泵送性能。
进一步地：所述矿粉采用S95级矿粉。
通过采用上述技术方案，S95级矿粉与I级粉煤灰复配，有利于增强混凝土的和易性和粘聚性，有利于提高混凝土的抗压强度。
进一步地：所述碎石为平均粒径在5-25mm的连续级配的碎石。
通过采用上述技术方案，平均粒径在5-25mm的连续级配的碎石，可以减小混凝土的孔隙率，同时增加混凝土体积的稳定性，使得混凝土在不同温度条件下的体积变化率减小，有利于提高混凝土的抗冻性能提高。
进一步地：所述减水剂为木质素磺酸盐、聚羧酸盐中的一种或多种的组合物。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐、聚羧酸盐的加入对混凝土拌合物中的水泥颗粒具有分散作用，能够改善其工作性能，减少单位用水量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明中的混凝土引气剂采用十二烷基苯磺酸盐、三萜皂苷以及聚乙二醇复配可以产生直径较微小的气泡；非离子聚丙烯酰胺是大分子有机物，溶于水后产生粘度，有利于提高气泡的粘性，降低气泡的运动速度，使得气泡处于相对稳定的状态；硬脂酸钠和硫酸铝两者具有协同作用，能够降低水泥水化时温度升高对非离子聚丙烯酰胺粘度的影响，以确保气泡具有一定的粘性，有利于进一步降低混凝土的泌水率，同时增强混凝土抗压强度以及抗冻性能。
第二、本发明中的一种混凝土配方优选采用本发明中的混凝土引气剂，由于加入能产生微小气泡且具有较好稳泡作用的混凝土引气剂，能够有效改善混凝土的和易性，降低混凝土的泌水率，同时提高混凝土的抗压强度以及抗冻性能。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本发明所涉及的原料均为市售，具体名称以及规格如下表1。
表1本发明所涉及的原料来源
Figure BDA0002639345040000041
实施例
实施例1-9
实施例1-9中混凝土引气剂的组成及配比如下表2。
表2实施例1-9中混凝土引气剂的组成及配比(单位/kg)
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
十二烷基苯磺酸盐 40 35 45 40 40 40 40 40 40
三萜皂苷 30 25 35 30 30 30 30 30 30
聚乙二醇 5 4 6 5 5 5 5 5 5
非离子聚丙烯酰胺 3 2 4 3 3 3 3 3 3
硬脂酸钠 4 3 5 4 4 4 4 4 4
硫酸铝 8 5 10 8 8 8 8 8 8
十二烷基二甲基氧化胺 0 0 0 0 0 0 5 4 6
实施例1
一种混凝土引气剂，其制备方法包括如下步骤：
(a)按表2中的配比称取十二烷基苯磺酸盐、三萜皂苷以及聚乙二醇，并加入150kg水中，搅拌至溶解均匀，制得引气组分；
(b)按表2中的配比称取硬脂酸钠和硫酸铝，并加入350kg水中，搅拌至溶解均匀后，按表2中的配比加入非离子聚丙烯酰胺，继续搅拌至均匀混合，制得稳泡组分；
(c)混合引气组分以及稳泡组分，并超声振动25min，制得混凝土引气剂。
其中，步骤(a)中十二烷基苯磺酸盐采用十二烷基苯磺酸钠，步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000万。
实施例2
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为1100万，步骤(c)中超声振动的时间为20min。
实施例3
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，步骤(c)中超声振动的时间为30min。
实施例4
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为800万。
实施例5
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万。
实施例6
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)中非离子聚丙烯酰胺的分子量为1500万。
实施例7
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)按表2中的配比称取硬脂酸钠、硫酸铝以及十二烷基二甲基氧化胺，并加入350kg水中，搅拌至溶解均匀后，按表2中的配比加入非离子聚丙烯酰胺，继续搅拌至均匀混合，制得稳泡组分。
实施例8
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)按表2中的配比称取硬脂酸钠、硫酸铝以及十二烷基二甲基氧化胺，并加入350kg水中，搅拌至溶解均匀后，按表2中的配比加入非离子聚丙烯酰胺，继续搅拌至均匀混合，制得稳泡组分。
实施例9
一种混凝土引气剂，与实施例1的区别在于：
步骤(b)按表2中的配比称取硬脂酸钠、硫酸铝以及十二烷基二甲基氧化胺，并加入350kg水中，搅拌至溶解均匀后，按表2中的配比加入非离子聚丙烯酰胺，继续搅拌至均匀混合，制得稳泡组分。
应用例
应用例1-3中混凝土的组分及配比如下表3。
表3应用例1-3中混凝土的组分及配比(单位/kg)
Figure BDA0002639345040000061
应用例1
一种混凝土配方，其制备方法包括如下步骤：
按上述表3中的配比称取水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、减水剂、引气剂和水；
将减水剂、混凝土引气剂加入装有水的搅拌桶中，启动搅拌机对搅拌桶内的物料进行搅拌，搅拌速度控制在3000r/min，均匀混合后得到外加剂溶液；
将河砂、碎石搅拌均匀得到骨料混合物；
将水泥、粉煤灰、矿粉搅拌混合得到胶料混合物；
将胶料混合物与骨料混合物均匀混合得到预混合物；
往预混合物中加入外加剂溶液，并搅拌均匀，得到混凝土。
其中，水泥采用P.O42.5R低碱水泥；粉煤灰采用I级粉煤灰；矿粉采用S95级矿粉；碎石为平均粒径在5-25mm的连续级配的碎石；减水剂为木质素磺酸盐，具体采用木质素磺酸钠；混凝土引气剂采用实施例1中制得的混凝土引气剂。
应用例2
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
减水剂为聚羧酸盐，具体采用聚羧酸盐540P。
应用例3
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
减水剂为木质素磺酸钠与聚羧酸盐540P的组合物，其中，木质素磺酸钠与聚羧酸盐540P的重量比为1:1。
应用例4
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例2中制得的混凝土引气剂。
应用例5
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例3中制得的混凝土引气剂。
应用例6
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例4中制得的混凝土引气剂。
应用例7
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例5中制得的混凝土引气剂。
应用例8
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例6中制得的混凝土引气剂。
应用例9
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例7中制得的混凝土引气剂。
应用例10
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例8中制得的混凝土引气剂。
应用例11
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用实施例9中制得的混凝土引气剂。
对比例
对比例1
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用市售的引气剂A，单价48元/kg。
对比例2
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
混凝土引气剂采用市售的引气剂B，单价16元/kg。
对比例3
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
实施例1中的混凝土引气剂未添加硬脂酸钠。
对比例4
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
实施例1中的混凝土引气剂未添加硫酸铝。
对比例5
一种混凝土配方，与应用例1的区别在于：
实施例1中的混凝土引气剂未添加硬脂酸钠和硫酸铝。
性能数据检测
对上述应用例1-11以及对比例1-5进行泌水率、28d抗压强度以及抗冻等级的测试，测试方法如下，具体性能数据参照表4。
(1)泌水率：根据GB/T 8076-2008《混凝土外加剂》6.5.3节中的方法进行检测。
(2)28d抗压强度：根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验标准方法》中第6节抗压强度试验进行检测。
(3)抗冻等级：根据GB按照国家标准GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行检测。
表4应用例1-11以及对比例1-5的性能数据
项目 应用例1 应用例2 应用例3 应用例4 应用例5 应用例6 应用例7 应用例8
泌水率/％ 27.32 27.43 27.51 29.33 29.16 29.12 27.26 29.62
28d抗压强度/Mpa 60.12 60.03 60.06 59.72 59.67 59.62 60.09 59.58
抗冻等级 F250 F250 F250 F250 F250 F250 F250 F250
项目 应用例9 应用例10 应用例11 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
泌水率/％ 23.25 23.32 23.41 36.56 45.31 42.46 43.16 44.16
28d抗压强度/Mpa 60.62 60.73 60.81 50.33 40.21 40.26 40.16 40.02
抗冻等级 F250 F250 F250 F200 F150 F150 F150 F150
根据应用例1-5与对比例1-2并结合表4可知，与现有技术中的引气剂相比，使用本申请中的混凝土引气剂能够降低泌水率，并提高混凝土的抗压强度以及抗冻等级。
根据应用例1与对比例3-5并结合表4可知，当混凝土引气剂中未添加硬脂酸钠或者未添加硫酸铝或者同时未添加硬脂酸钠和硫酸铝时，得到的混凝土引气剂的稳泡效果较差；且采用该混凝土引气剂作为外加剂添加到混凝土配方中时，得到的混凝土的泌水率较高、抗压强度与抗冻等级较低，说明硬脂酸钠与硫酸铝能够协同增强非离子聚丙烯酰胺的稳泡效果。
根据应用例1与应用例6-8并结合表4可知，采用不同分子量的非离子聚丙烯酰胺制备混凝土引气剂，当非离子聚丙烯酰胺的分子量在1000-1200万的范围内时，混凝土引气剂的稳泡效果更佳，采用该混凝土引气剂作为外加剂添加到混凝土配方中，得到的混凝土的泌水率较低、抗压强度较高。
根据应用例1与应用例10-11并结合表4可知，往混凝土引气剂中加入十二烷基二甲基氧化胺，十二烷基二甲基氧化胺与非离子聚丙烯酰胺复配作为稳泡剂时，混凝土引气剂的稳泡效果进一步增强，采用该混凝土引气剂作为外加剂添加到混凝土配方中时，得到的混凝土的泌水率更低、抗压强度更高。
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)

1.一种混凝土引气剂，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
十二烷基苯磺酸盐：35-45份
三萜皂苷：25-35份
聚乙二醇：4-6份
非离子聚丙烯酰胺：2-4份
硬脂酸钠：3-5份
硫酸铝：5-10份
所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000-1200万。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土引气剂，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
十二烷基苯磺酸盐：40份
三萜皂苷：30份
聚乙二醇：5份
非离子聚丙烯酰胺：3份
硬脂酸钠：4份
硫酸铝：8份。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土引气剂，其特征在于，所述混凝土引气剂还包括以下重量份的原料：
十二烷基二甲基氧化胺：4-6份。
4.一种混凝土配方，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
水泥：240-280份
粉煤灰：85-105份
矿粉：60-80份
河砂：670-770份
碎石：800-900份
减水剂：2.4-2.8份
混凝土引气剂：4.8-5.6份
水：165-185份
所述混凝土引气剂为权利要求1-3中任一所述的混凝土引气剂。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土配方，其特征在于：所述水泥采用P.O42.5R低碱水泥。
6.根据权利要求4所述的一种混凝土配方，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰。
7.根据权利要求4所述的一种混凝土配方，其特征在于：所述矿粉采用S95级矿粉。
8.根据权利要求4所述的一种混凝土配方，其特征在于：所述碎石为平均粒径在5-25mm的连续级配的碎石。
9.根据权利要求4所述的一种混凝土配方，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸盐、聚羧酸盐中的一种或多种的组合物。
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