CN112794675B

CN112794675B - 一种机制砂调节剂及其使用方法

Info

Publication number: CN112794675B
Application number: CN202110044728.4A
Authority: CN
Inventors: 郭耀鹏; 裴恩; 王峰
Original assignee: Hangzhou Shenhua Concrete Co ltd
Current assignee: Hangzhou Shenhua Concrete Co ltd
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2041-01-13
Also published as: CN112794675A

Abstract

本申请涉及本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种机制砂调节剂及其使用方法，其中一种机智砂调节剂，包括试剂A和试剂B，其中试剂A包括减水剂和引气剂，试剂B包括聚乙二醇、乙二醇和聚二甲基硅氧烷。通过聚乙二醇的柔性分子作用，并添加乙二醇提高整体的黏度，使引气剂产生的微小气泡更好地留存于体系中，进一步提高流动度，进而提高了机制砂的和易性和混凝土整体的加工性能。另外，本申请涉及一种机制砂调节剂的使用方法，将试剂A先与水泥、水和粉煤灰进行混合，再加入试剂B、机制砂、粗骨料等其他试剂，通过两次水化反应，提高得到的混凝土的流动性和强度。

Description

一种机制砂调节剂及其使用方法

技术领域

本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种机制砂调节剂及其使用方法。

背景技术

机制砂是在目前用于替代河沙的一种常用建材，由于其来源广泛，对环境影响小，且容易对级配进行调节，因此作为混凝土细骨料具有较好的运用前景。

为提高细骨料的流动性和和易性，常需要添加一定量的细骨料调节剂，使细骨料具有更好的加工性能，可以更加均匀地与其他成分混合，从而使加工得到的混凝土具有更好的强度。细骨料调节剂中一般会含有一定量的减水剂，通过细骨料调节剂与细骨料的混合，减水剂一方面可以包覆于细骨料颗粒之外，使细骨料之间产生一定的润滑效果，同时也可以引入一定的微气泡，并通过减水剂的表面活性效果，使微气泡在体系中起到“轴承”的作用，并减少细骨料颗粒之间的摩擦，进而使细骨料具有更好的加工性能。

上述技术方案在河沙中有着姣好的运用，但是机制砂与河沙不同，机制砂表面具有较多的棱角结构，不似河沙一般圆润，因此减水剂在体系中较难分布均匀，且产生的微气泡也容易破裂，进而导致机制砂作为细骨料时，和易性较弱，流动性不强，进而难以与其他成分混合均匀，导致制得的混凝土的强度不佳。

发明内容

为了提高机制砂的和易性，本申请提供一种机制砂调节剂及其使用方法。

第一方面，本申请提供的一种机制砂调节剂，采用如下的技术方案：

一种机制砂调节剂，包括试剂A和试剂B，其中，试剂A包括如下质量份组分：

减水剂 150～200份；

引气剂 18～20份；

试剂B包括如下质量份组分：

聚乙二醇 10～30份；

乙二醇 7～20份；

聚二甲基硅氧烷 7～15份。

在上述技术方案中，首先加入了引气剂，引气剂在体系中可以产生一定量的气泡，引入气泡的过程中可以产生较好的润滑作用，同时，试剂B中，添加了聚乙二醇和聚二甲基硅氧烷的体系，聚二甲基硅氧烷一方面具有较好的润滑效果和流动效果，可以在机制砂之间起到润滑作用的同时，可以与减水剂共同作用起到一定的缓冲作用，使机制砂中的颗粒不容易团聚。同时，聚二甲基硅氧烷中含有氧原子，在后续水化反应的过程中，可以形成氢键，使混凝土整体的强度提高。

聚乙二醇作为基础载体，其分子链主要为柔性，可以进一步提高机制砂的流动性。另外，乙二醇在添加到上述体系中时，一方面具有一定的黏度，使机制砂整体在保持流动性的情况下，无论制备砂浆或是制备混凝土均不易开裂，也使引气剂产生的微小气泡可以更好地留存于体系中，从而进一步提高整体的润滑效果。

综上所述，在上述技术方案中，通过设置聚乙二醇、乙二醇和聚二甲基硅氧烷的配合体系，在作为添加剂使用时可以有效改善机制砂的和易性，进而提高机制砂的加工性能。

优选的，所述试剂B还包括质量份为6～9份的麦芽糖醇。

在上述技术方案中，额外添加了麦芽糖醇，麦芽糖醇表面具有较多的活性基团，因此可以提高体系内的交联度，在配制混凝土或砂浆体系的过程中，可以减少其开裂的现象发生。尽管麦芽糖醇的黏度较大，在整体流动性较好的情况下，麦芽糖醇对流动度的影响实际上较小，反而，由于麦芽糖醇形成的交联结构，引气剂产生的气泡可以更加持久地留存于体系中，进一步提高整体的流动性，因此麦芽糖醇的加入反而可以起到提高流动性的效果。

优选的，所述试剂A还包括质量份为0.6～2份的溴化钠和质量份为1.1～1.5份

的碘化钾。

在上述技术方案中，溴化钠和碘化钾可以分别提供溴离子和碘离子，溴离子和碘离子具有不同的尺寸，可以在不尺寸的机制砂颗粒图案中作为团聚的核心，由于机制砂在在与水拌和的过程中，机制砂会在一定程度上团聚并包覆一定量的水在其中，通过碘离子和溴离子，可以替代团聚的机制砂中的水，因此可以解放出更多的水分子，以提高流动性。同时，上述二者也可以使制得的混凝土或砂浆具有一定的抗菌效果。

优选的，所述试剂A还包括质量份为0.9～2.2份的硼酸钠。

在上述技术方案中，硼酸钠可以调节体系的酸碱性，调节水化梵音给的发生速率，起到一定的缓凝效果，同时，硼酸钠的调节作用可以使溴化钠、碘化钾等物料可以更好地分散于机制砂、水泥和水的混合体系中，同时硼酸盐也可以减少溴离子和碘离子对混凝土内金属结构的锈蚀。

优选的，所述试剂A还包括质量份为1～4份的三聚磷酸钠。

三聚磷酸钠具有较好的偶联性能和配位性能，可以起到一定程度的缓凝效果，同时，三聚磷酸钠也可以在水化反应过程中使硅氧排布更加整齐，减少混凝土在凝结过程中形成的裂纹，在加工过程中提高混凝土的强度。

优选的，还包括试剂C，所述试剂C包括质量份为30～80份的增强纤维和质量份为3.3～5份的陶瓷微粉。

通过增强纤维的增强效果，可以提高混凝土本身的强度，陶瓷微粉则具有较好的耐磨性能和机械强度性能。另外，纳米碳化硅陶瓷具有催化效应，可以催化水化反应的发生，并可以作为水化反应中形成的硅钙氧凝胶体系的核心成分，使得该掺杂该机制砂调节剂的机制砂在制备混凝土的过程中形成更高强度的混凝土。同时，陶瓷微粉表面一般较为光滑，同样可以起到颗粒之间润滑的作用，

优选的，所述增强纤维为质量比为1:(0.05～0.1)的玻璃纤维和碳纳米管。

通过将玻璃纤维和碳纳米管混合使用，掺杂于机制砂中可以减少对机制砂流动性的影响的同时，进一步提高机制砂作为细骨料制备的混凝土的强度，减少其开裂现象发生。

优选的，所述玻璃纤维经硅烷偶联剂改性处理。

在上述技术方案中，通过硅烷偶联剂对玻璃纤维进行进一步改性，可以提高玻璃纤维表面的偶联性能，可以形成具有一定交联度的网状偶联结构，并可以与其他活性成分(如乙二醇等)发生交联；因此当该机制砂调节剂加入到混凝土体系中时，可以使混凝土的整体强度更高。

第二方面，本申请提供一种机制砂调节剂的使用方法，采用如下技术方案：

上述机制砂调节剂的使用方法，使用该机制砂调节剂与机制砂共同制备混凝土，包括如下步骤：

S1、将试剂A与机制砂进行干混，试剂A与机制砂的质量比为(0.4～0.8):100，得到干混体系；

S2、将水泥与占水总量30～45％的水混合后，加入试剂B和粉煤灰，以50～80r/min的速度搅拌6～20s，再将步骤S1中得到的干混体系加入，并加入其他原料，继续搅拌30～120s，即得到混凝土。

在上述技术方案中，试剂A先于机制砂进行干混，试剂B加入到水和水泥的混合体系中时，通过搅拌可以使水泥和水的混合体系分布较为均匀，且产生的气泡容易留存于体系中，随后将机制砂和骨料与另一部分水加入，通过试剂A中的成分提高水化反应的速率，形成二次水化效果，同时也保证了体系整体流动性和粘滞阻力始终处于较为平稳的状态，提高混凝土的加工性能的同时，也提高了混凝土整体的机械性能。

优选的，在步骤S2中，在将干混体系加入到搅拌完毕后的水泥、水、试剂B和粉煤灰的体系中后，以50～80r/min的搅拌速度先搅拌10～15s，再将粗骨料和剩余的水加入，继续保持搅拌速度搅拌5～30s，随后将试剂C加入，将搅拌速度提升至120～150r/min，搅拌15～75s，得到混凝土。

在上述技术方案中，先加入粗骨料和剩余的水，进行二次水化反应，在上述过程中，一边进行水化反应一边进行搅拌，通过搅拌产生的气泡可以保留于体系中，待到水化反应进行到一定程度时，再将试剂C加入到其中，激发剩余物料的水化反应，进一步提高水化反应的程度，同时通过快速搅拌，使试剂C中的增强纤维均匀分布于体系中，并使体系内的小气泡破碎并浮出，提高最终得到的混凝土的强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

在本申请中，部分物料的购买来源及型号如表1所示。

表1、部分物料购买来源及型号对照表

实施例1～24

一种机制砂调节剂，包括试剂A、试剂B和试剂C，其中，试剂A、试剂B和试剂C的具体组分如表2所示。

表2、实施例1～24的成分配比表

在上述实施例中，增强纤维为玻璃纤维。

实施例25～27

一种机制砂调节剂，与实施例24的区别在于，增强纤维玻璃纤维和碳纳米管的组合，玻璃纤维和碳纳米管的质量比为1:0.05、1:0.1、1:0.2

实施例28

一种机制砂调节剂，与实施例25的区别在于，玻璃纤维经硅烷偶联剂改性处理，具体改性操作如下：

将玻璃纤维在120℃下烘干2h，将硅烷偶联剂配制成2％的水溶液，再将玻璃纤维加入到上述硅烷偶联剂水溶液中，搅拌2min，随后过滤并将经改性后的玻璃纤维烘干即完成改性处理。

针对上述实施例，设置对比例如下，进行比对。

对比例1～5

一种机制砂调节剂，与实施例1的区别在于，试剂A、试剂B和试剂C的组分如表3所示。

表3、对比例1～5的成分配比表

在以下实施例和对比例中，将针对上述实施例和对比例中所涉及的机制砂调节剂，进一步涉及其使用方法。

实施例29～56

一种机制砂调节剂的使用方法，分别通过实施例1～28中的机制砂调节剂与机制砂一同制备混凝土，具体包括如下步骤：

S1、将试剂A与机制砂进行干混，得到干混体系；

S2、将水泥与占水总量45％的水混合后，加入试剂B和粉煤灰，以50r/min的速度搅拌6s，再加入干混体系、试剂C(若无试剂C，则不加入)、粗骨料和剩余的水，继续保持速度搅拌120s，即得到混凝土。

其中，试剂A、试剂B和试剂C按照上述质量份比例加入，各物料的的配比具体如下：

机制砂 2.5kg；

水泥 1.1kg；

试剂A 10g；

水 300g；

粉煤灰 260g；

粗骨料 3.5kg。

实施例57

一种机制砂调节剂的使用方法，与实施例56的区别在于，试剂A的加入量为20g。

实施例58

一种机制砂调节剂的使用方法，与实施例56的区别在于，试剂A的加入量为50g。

实施例59

一种机制砂调节剂的使用方法，与实施例56的区别在于，在步骤S2中，具体采用如下方式进行处理：

将水泥、粉煤灰、试剂B和占水总量30％的水混合并以50r/min的速度搅拌6s，再将干混体系加入，继续以50r/min的速度进行搅拌10s，再将粗骨料和剩余的水加入，继续保持速度搅拌5s，再将试剂C加入，将搅拌速度提升至120r/min，搅拌15s，得到混凝土。

实施例60

一种机制砂调节剂的使用方法，与实施例59的区别在于，在步骤S2中，具体采用如下方式进行处理：

将水泥、粉煤灰、试剂B和占水总量30％的水混合并以80r/min的速度搅拌20s，再将干混体系加入，继续以80r/min的速度进行搅拌15s，再将粗骨料和剩余的水加入，继续保持速度搅拌30s，再将试剂C加入，将搅拌速度提升至150r/min，搅拌75s，得到混凝土。

实施例61

将水泥、粉煤灰、试剂B和占水总量30％的水混合并以50r/min的速度搅拌6s，再将干混体系加入，继续以50r/min的速度进行搅拌10s，再将粗骨料和剩余的水加入，继续保持速度搅拌5s，再将试剂C加入，保持搅拌速度继续搅拌10s，得到混凝土。

同时，设置对比例如下。

对比例6～10

一种机制砂调节剂的使用方法，分别通过实施例1～27中的机制砂调节剂与机制砂一同制备混凝土，与实施例29的区别在于，分别采用对比例1～5中的机制砂调节剂。

对比例11

一种机制砂调节剂的使用方法，与实施例27的区别在于，在制备混凝土时，直接将所有原料一同混合，并以50r/min的速度搅拌60s，得到混凝土。

对实施例29～61及对比例6～11，分别进行制备混凝土，并进行28天养护，得到的实验样本1～33及对照样本1～6。对实验样本1～33及对照样本1～6进行如下实验。

实验1：混凝土坍落度实验：参照GB/T 50080-2016，测定上述混凝土的坍落度。

实验2：混凝土抗压强度实验：参照GBT 50081-2019，将上述混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土块，并测定其抗压强度。

实验3：混凝土抗折强度实验：参照GBT 50081-2019，将上述混凝土制成150mm×150mm×300mm的混凝土块，并测定其抗折强度。

实验4：混凝土凝结时间参照GB/T 50080-2016，测定上述混凝土的初凝时间和终凝时间。

针对实验样本1～3及对比样本1～5，进行实验1，其结果如表4所示。

表4、实验样本1～3及对比样本1～3的坍落度对照

在上述实施例和对比例中可知，采用本申请中的配方组分制得的实施例1～3中的机制砂调节剂，在运用于混凝土生产时，可以大幅提高机制砂的和易性和混凝土的流动性，最终得到坍落度较高流动性较好的混凝土。坍落度较高意味着，当混凝土的流动性不需要很高时，可以进一步降低水的用量，从而提高强度，而无需掺入更大量的机制砂调节剂和减水剂，进一步提高了制得的混凝土的强度。

进一步地，对实验样本1～13进行实验1～4，其实验结果如表5所示。

表5、实验样本1～13的实验结果对照表

在上述实验样本对应的实施例中，调整了试剂A和试剂B中的试剂成分，其中，在实验样本4和实验样本5中，添加了麦芽糖醇，通过麦芽糖醇的粘性，减少了体系中气泡的溢出和破碎，对坍落度有些许的提高，同时对强度有较好的影响。实验样本6～8中，相较于实验样本1，添加了溴化钠和碘化钾，在提高机制砂的流动性的同时，对最终制得的混凝土的强度也有一定的提升作用，其原理可能在于，溴离子和碘离子实际上都是较好的配体，且其表面电子云密度较高，可以作为中心离子参与偶联反应，有助于引导硅钙凝胶更加紧密地形成。在实施样本9～10中，进一步添加了硼酸钠，进一步提高制得的混凝土的流动性的同时，对强度同样有着正面的影响，同时也具有一定的缓凝效果。

在实验样本11～12中，添加了三聚磷酸钠，进一步提高了体系的交联度，因此其抗压强度小幅提高的同时，抗折强度大幅提高。在实验样本13中，试剂A和试剂B均选择了较好的实施方式，因此最终得到的混凝土具有较好的加工性能和强度性能，证明本申请中所用的机制砂调节剂可以有效调节机制砂和易性的同时，提高混凝土的强度。

进一步地，对实验样本14～28进行实验1～4，结果如表6所示。

表6、实验样本14～28的实验结果对照表

在实验样本14～16中所对于应的实施例中，额外添加了试剂C，试剂C中所添加的增强纤维和陶瓷微粉可以有效提高制得的混凝土的强度，其中陶瓷微粉还可以起到类似混凝土中的空气泡的效果，提高机制砂的和易性和混凝土整体的流动性，进而使混凝土具有更好的加工性能。实施例17～18中，相对于实施例1，单独添加了溴化钠和碘化钾，其对应的实施例所得到的实验样本17～18中，其润滑效果和增强效果并不明显。实验样本19中，其采用的机智砂调节剂相较于实施例1仅添加了增强纤维，具有一定的强度提升效果，但是对于混凝土的流动性有着负面的影响。实验样本20～23中所用的机制砂调节剂相较于实施例1，用不同比例的聚羧酸减水剂和木质素磺酸钙减水剂，发现其中当聚羧酸减水剂和木质素磺酸钙减水剂以100:80的比例进行混用时，机制砂具有较好的和易性，同时强度也有较好的提升，继续增大木质素磺酸钙减水剂的比例，会导致流动性变差，而强度并没有明显提升，甚至因为机制砂不均匀而下降，该现象可能使用由于聚羧酸减水剂和木质素磺酸钙减水剂的分子链长度不同造成的，长短不一的分子链可以使机制砂颗粒之间具有较为杂乱的排列方式，且形成的润滑效果也较好。

进一步地，在实验样本25～27所使用的机制砂调节剂中，增强纤维采用了玻璃纤维和碳纳米管的组合，碳纳米管具有较好的强度，在玻璃纤维中掺杂质量比为0.05～0.1的碳纳米管，可以使制得的混凝土韧性增强，且坍落度也有所提高。在实验样本28中，对玻璃纤维进行表面硅烷化处理后，会小幅降低整体混凝土的流动度，但是会大幅提高混凝土的强度，在上述调节剂已经可以显著提高机制砂和易性的情况下，对混凝土强度提高的效果也具有较好的实际运用价值。

进一步对实验样本29～33及对比样本6进行实验1～4，其结果如表7所示。

表7、实验样本29～33及对比样本7的实验结果对照表

在上述实验样本所对应的实施例中，对机制砂调节剂的使用方法进行了调整，可以证明，相较于将全部物料一同混合，采用先加入试剂A、水泥、水和粉煤灰，进行一次水化反应，再将其他物料加入进行二次水化反应的方式，形成混凝土中裂缝更少，抗折强度明显提高。另外，在以上基础上，通过将试剂B和试剂C分别加入，并在加入试剂C后提高搅拌速度，可以使最终形成的混凝土中缝隙进一步减少，进一步提高整体的抗折强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种机制砂调节剂，其特征在于，包括试剂A和试剂B，其中，试剂A包括如下质量份组分：

减水剂 150～200份；

引气剂 18～20份；

试剂B包括如下质量份组分：

聚乙二醇 10～30份；

乙二醇 7～20份；

聚二甲基硅氧烷 7～15份。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂调节剂，其特征在于：所述试剂B还包括质量份为6～9份的麦芽糖醇。

3.根据权利要求1所述的一种机制砂调节剂，其特征在于：所述试剂A还包括质量份为0.6～2份的溴化钠和质量份为1.1～1.5份的碘化钾。

4.根据权利要求3所述的一种机制砂调节剂，其特征在于，所述试剂A还包括质量份为0.9～2.2份的硼酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种机制砂调节剂，其特征在于，所述试剂A还包括质量份为1～4份的三聚磷酸钠。

6.根据权利要求4所述的一种机制砂调节剂，其特征在于，还包括试剂C，所述试剂C包括质量份为30～80份的增强纤维和质量份为3.3～5份的陶瓷微粉。

7.根据权利要求6所述的一种机制砂调节剂，其特征在于，所述增强纤维为质量比为1:（0.05～0.1）的玻璃纤维和碳纳米管。

8.根据权利要求7所述的一种机制砂调节剂，其特征在于，所述玻璃纤维经硅烷偶联剂改性处理。