CN112624657B - 一种水下混凝土抗分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水下混凝土抗分散剂及其制备方法，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂18～22份，硅灰45～55份，羟丙基甲基纤维素3‑10份，消泡剂10‑12份，硫酸钠2～3份，煤渣5‑10份，白糖4‑8份，粉煤灰3‑7份。本发明的水下混凝土抗分散剂具有较高的减水率，它的使用可将絮凝剂+减水剂的功能合二为一保证水下不分散混凝土的耐久性，对环境无污染，符合国家对环境保护的要求，显著提高水陆强度比，满足高强水下混凝土使用要求。

Description

一种水下混凝土抗分散剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种水下混凝土抗分散剂及其制备方法。
背景技术
水下抗分散混凝土：通过在混凝土中掺加一种或几种特殊外加剂，使混凝土拌和料拥有良好的粘聚性，抗分散性，流动性，和易性与抗水洗性，可以满足在水下直接浇筑，而各项性能的水陆强度比降低不大的一种现代特殊混凝土。
水下混凝土抗分散剂是配制水下抗分散混凝土的重要外加剂，抗分散剂多为增稠剂或絮凝剂，其机理在于在溶液中的桥架作用、表面活化作用和桥键作用，日常生活中的明胶、活性炭等便是常见的高效絮凝剂。在现有的天然高分子絮凝剂中，淀粉和纤维素的衍生物、植物胶及其改性絮凝剂，其他多聚糖类及其改性絮凝剂、蛋白质及其衍生物絮凝剂以及微生物絮凝剂为常见且有效的絮凝剂，其他还有胶粉等。
目前，施工中水下抗分散混凝土多使用絮凝剂+减水剂，以满足水下混凝土的工作性能，但此种方式往往使水下混凝土强度不易保证。本研究通过对水下混凝土抗分散剂的研究，制备一种能够有效提高水下不分散混凝土水陆强度比的抗分散剂。并对掺入该抗分散剂的混凝土性能进行验证，保证水下混凝土施工工作性，提高水下混凝土水陆强度比，减少对周围水质环境的污染，满足规范和施工要求。
经过调查，目前市场上在售水下混凝土抗分散剂多为絮凝剂，价格约在 20～40元/kg不等，实际使用过程，还需要使用减水剂，以满足混凝土的施工性能。该研制而成的水下混凝土抗分散剂，随胶凝材料直接搅拌入混凝土中，无需再次添加减水剂，其原材料成本，经过核算为5元/kg左右，考虑包装费、配制费、运输费、合理的利润等，预计该种抗分散剂价格可控制在10元/kg以内，较目前市场中的抗分散剂具有价格优势。
发明内容
本发明提出一种水下混凝土抗分散剂及其制备方法，解决现有的采用絮凝剂+减水剂的水下抗分散剂，水下混凝土强度不能保证的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂18～22份，硅灰45～55份，羟丙基甲基纤维素3-10份，消泡剂10-12份，硫酸钠2～3份，煤渣5-10份，白糖4-8份，粉煤灰3-7份。
其中，优选地，当羟丙基甲基纤维素为20万粘度时，羟丙基甲基纤维素为 3～5份。
其中，优选地，当羟丙基甲基纤维素为15万粘度时，羟丙基甲基纤维素为 5～7份。
其中，优选地，当羟丙基甲基纤维素为10万粘度时，羟丙基甲基纤维素为 8～10份。
其中，优选地，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为70-75℃，时间为40-60min。
其中，优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚消泡剂。
一种水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌10-15分钟装防潮袋即得。
本发明是基于聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、硅灰、消泡剂、硫酸钠等原料制备抗分散剂的配制方案；聚羧酸减水剂是保证减水率，羟丙基甲基纤维素主要提高混凝土黏聚性，具有增稠作用。加入消泡剂用于消除使用纤维素引入混凝土中的气泡，硫酸钠具有早强作用；硅灰、煤渣和粉煤灰复掺时，能起到强度互补作用，兼顾了混凝土早期和后期强度，同时也有效提高了混凝土的抗分散性；白糖具有一定的缓凝效果，并可改善混凝土黏聚性，在一定时间内可减少坍落度损失，有效保证连续施工中混凝土浇筑的层间结合质量。硅灰经过甲基丁烯二酸干法改性后，改变了硅灰表面原有的性质，改善其与聚羧酸减水剂的亲合性、相容性、分散性。
本发明配制所得的水下混凝土抗分散剂，符合规范(DL/T 5100-2014)对混凝土用抗分散剂品质要求，显著提高混凝土水陆强度比，可用于生产；
本次研制成功的抗分散剂与市场用絮凝剂使用效果进行了对比，结果表明，研制的抗分散剂使用效果优于市场购买的絮凝剂+减水剂的使用效果，具备推广价值。
本发明的水下混凝土抗分散剂为粉剂，使用时，将其作为外加剂加入拌合，搅拌均匀即可，可根据现场混凝土拌和情况，适当调整该外加剂掺量，掺量一般为4.5％～5.0％。
本发明的有益效果：
1)传统的抗分散剂，混凝土坍落度损失快，该新型抗分散剂解决了这一施工难题。
2)本发明的水下混凝土抗分散剂具有较高的减水率，它的使用可将絮凝剂 +减水剂的功能合二为一。
3)保证水下不分散混凝土的耐久性。
4)对环境无污染，符合国家对环境保护的要求。
5)显著提高水陆强度比。
6)满足高强水下混凝土使用要求。
具体实施方式
下面将通过本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂20份，硅灰50份，20万粘度的羟丙基甲基纤维素3份，消泡剂11 份，硫酸钠2.5份，煤渣8份，白糖6份，粉煤灰5份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为72 ℃，时间为50min。
其中，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚消泡剂。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、有机硅类消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌12分钟装防潮袋即得。
实施例2
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂18份，硅灰55份，20万/粘度的羟丙基甲基纤维素5份，有机硅类消泡剂10份，硫酸钠3份，煤渣5份，白糖8份，粉煤灰7份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为70 ℃，时间为60min。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、有机硅类消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌10分钟装防潮袋即得。
实施例3
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂22份，硅灰45份，15万粘度的羟丙基甲基纤维素5份，有机硅类消泡剂12份，硫酸钠2份，煤渣10份，白糖4份，粉煤灰3份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为75 ℃，时间为40min。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、有机硅类消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌15分钟装防潮袋即得。
实施例4
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂19份，硅灰52份，15万粘度的羟丙基甲基纤维素7份，聚醚消泡剂11份，硫酸钠2.6份，煤渣7份，白糖7份，粉煤灰6份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为71 ℃，时间为45min。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、聚醚消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌11分钟装防潮袋即得。
实施例5
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂21份，硅灰46份，10万粘度的羟丙基甲基纤维素8份，聚醚消泡剂11份，硫酸钠2.5份，煤渣9份，白糖5份，粉煤灰4份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为74℃，时间为55min。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、聚醚消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌14分钟装防潮袋即得。
实施例6
本实施例提供一种水下混凝土抗分散剂，是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂19份，硅灰48份，10万粘度的羟丙基甲基纤维素10份，聚醚消泡剂11份，硫酸钠3.0份，煤渣8份，白糖7份，粉煤灰6份。
其中，所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为72 ℃，时间为50min。
本实施例水下混凝土抗分散剂的制备方法，包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、聚醚消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌13分钟装防潮袋即得。
1.品质检验
依据《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T 5100-2014)中对掺抗分散剂 (实施例1)混凝土的性能要求(如表1所示)，确定评判抗分散剂的技术要求。
表1掺抗分散剂混凝土的性能要求
Figure BDA0002851165780000051
Figure BDA0002851165780000061
按照(DL/T 5100-2014)中试验方法对抗分散剂(实施例1)进行检验，所得混凝土拌合物性能试验结果及抗压强度试验结果如表2、表3所示。
表2掺抗分散剂混凝土拌合物性能试验结果
Figure BDA0002851165780000062
表3掺抗分散剂混凝土抗压强度试验结果
Figure BDA0002851165780000063
以上编号为H-1、H-2、H-3的抗分散剂分别由羧甲基纤维素20万粘度、15 万粘度、10万粘度配置而成，由掺抗分散剂混凝土拌合物性能和抗压强度的检测结果，可看出，所得抗分散剂配方符合(DL/T 5100-2014)中对普通型抗分散剂的品质要求。
2.对比试验
选择配置而成的一种混凝土抗分散剂(实施例1)进行效果验证。验证选用雅砻江二滩水电站尾水河床护岸修复、桐之林水电站清污平台整治等工程施工用C30水下混凝土配合比(如表4所示)，并对比现场用絮凝剂的使用效果。
表4 效果验证用C30水下混凝土配合比用量表
Figure BDA0002851165780000071
按照上表用量，进行混凝土拌制，得到混凝土拌合物性能和力学性能试验结果如表5所示。
表5效果验证用C30混凝土性能试验结果表
Figure BDA0002851165780000072
由以上试验结果可以看出，自配混凝土抗分散剂掺入混凝土中，其拌合物性能和力学性能均优于项目所用絮凝剂、减水剂复用的使用效果。使用所研制的抗分散剂，絮凝和减水效果同时具备，减少了投料工序，提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下混凝土抗分散剂，其特征在于是由下述重量份的原料混合制成：聚羧酸减水剂18～22份，硅灰45～55份，羟丙基甲基纤维素3-10份，消泡剂10-12份，硫酸钠2～3份，煤渣5-10份，白糖4-8份，粉煤灰3-7份；
所述硅灰为采用干法改性的改性硅灰，所述干法改性包括下述步骤：硅灰中加入硅灰重量5％的甲基丁烯二酸，搅拌速度为600r/min，温度为70-75℃，时间为40-60min；
所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚消泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种水下混凝土抗分散剂，其特征在于：当羟丙基甲基纤维素为20万粘度时，羟丙基甲基纤维素为3～5份。
3.根据权利要求1所述的一种水下混凝土抗分散剂，其特征在于：当羟丙基甲基纤维素为15万粘度时，羟丙基甲基纤维素为5～7份。
4.根据权利要求1所述的一种水下混凝土抗分散剂，其特征在于：当羟丙基甲基纤维素为10万粘度时，羟丙基甲基纤维素为8～10份。
5.一种权利要求1-4任一项所述的水下混凝土抗分散剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：取聚羧酸减水剂、硅灰、羟丙基甲基纤维素、消泡剂、硫酸钠、煤渣、白糖和粉煤灰，加入粉料复配机内搅拌10-15分钟装防潮袋即得。
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