CN113387612B

CN113387612B - 一种降粘增强型抗裂剂及其制备方法

Info

Publication number: CN113387612B
Application number: CN202110677670.7A
Authority: CN
Inventors: 纪宪坤; 向飞; 王海龙; 苑立东
Original assignee: Wuhan Sanyuan Speical Building Materials Co Ltd
Current assignee: Wuhan Sanyuan Speical Building Materials Co Ltd
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2041-06-18
Also published as: CN113387612A

Abstract

本发明公开一种降粘增强型抗裂剂及其制备方法，其原料包括以下质量百分比的各组分：改性氧化镁膨胀剂30～60％，合成纤维5～20％，降粘组分10～40％，增强组分20～50％；其中降粘组分包括微珠粉、纤维素醚、粉体减水剂、海泡石；增强组分包括超细矿物掺合料、硅灰、纳米二氧化硅、葡萄糖酸钠、尿素。本发明在膨胀剂补偿收缩、纤维早期阻裂的基础上复合了降粘组分和增强组分，各组分在合适的配比下具有协同作用，有效降低混凝土粘度，提升了混凝土的强度，同时降粘组分和增强组分对膨胀剂具有促进作用，可以协同提高膨胀剂的膨胀效果。

Description

一种降粘增强型抗裂剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂领域，具体涉及一种降粘增强型抗裂剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着商品混凝土的不断推广应用和发展，人们对混凝土提出了更高的要求，对于现代混凝土而言，往往单一的性能已经无法满足现阶段的建筑需求，抗裂、高强、耐久性能以及良好的施工性能等等，这些都是现代化建筑市场对商品提出的新需求，为改善和提升混凝土的性能，多功能外加剂也随之得以快速发展。

目前解决混凝土裂缝问题最经济有效的方法是通过在混凝土生产过程中添加混凝土膨胀剂，混凝土膨胀剂按照膨胀源分类主要有钙质、镁质两大类，钙质膨胀剂可细分为硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类；镁质膨胀剂即氧化镁类膨胀剂；氧化镁膨胀剂由于其具有膨胀性能，可全周期补偿混凝土收缩的特点，其得以在市场得以迅速推广应用。但是由于建筑工程所用氧化镁膨胀剂为轻烧氧化镁，其为多孔结构，比表面积较大，添加到混凝土中，对水的需求量较大，影响混凝土的施工性能，混凝土坍落度损失，导致混凝土粘度增大，同时对混凝土的抗压强度也有一定的影响。目前解决上述问题多通过在混凝土搅拌过程中添加水或者减水剂来解决，添加水往往会影响混凝土的强度和耐久性，混凝土质量无法保证，添加减水剂则会增加混凝土生产成本。

随着建筑工程的不断发展，要求混凝土必须具有更高的强度、更好的耐久性、更优的稳定性，这些需求促成了混凝土从普通到高性能乃至超高性能方向逐步发展。混凝土强度的提高主要通过降低水胶比来实现，这也导致了混凝土粘度较大，引发混凝土搅拌、运输、泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了高强与超高强混凝土的推广与应用。目前降粘方法主要是添加引气剂，引气剂的掺入使混凝土拌合物内形成大量微小的封闭球状气泡，但是引气剂降粘作用有限，引入的气泡对高强混凝土的强度产生不利影响，同时在与膨胀剂共同使用时，其引入的气泡产生的孔隙也会影响膨胀性能的发挥。

中国专利CN108191295A公开了一种混凝土降粘剂及其制备方法，所述降粘剂加入润滑组分、减水剂、引气剂、表面活性剂以及一定的增强组分进行设计，此降黏剂能够有效的降低混凝土的黏度并且对于混凝土的各项使用性能不造成影响。但是该发明的降粘剂不具有补偿混凝土收缩的功能，未针对混凝土的开裂风险采取相关的防裂措施，并且该发明添加减水剂降低混凝土黏度，增加了混凝土的生产成本。

因此，研究和开发一种既能保证氧化镁膨胀性能有效发挥，提高混凝土抗裂性能，又能保证混凝土施工性能，提升混凝土整体质量的多功能外加剂具有重要意义。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种降粘增强型抗裂剂，本发明的抗裂剂可以在保证混凝土强度的基础上，降低混凝土的黏度，同时还能提高混凝土的抗裂性能。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种降粘增强型抗裂剂，由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂30～60％，合成纤维5～20％，降粘组分10～40％，增强组分20～50％；

所述降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉40～70％，纤维素醚1～3％，粉体减水剂2～10％，海泡石20～60％；

所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料50～80％，硅灰10～30％，纳米二氧化硅5～15％，葡萄糖酸钠1～3％，尿素5～15％；

本发明抗裂剂中的改性氧化镁膨胀剂和合成纤维共同形成抗裂组分，提高混凝土的抗裂性能。降粘组分能有效的降低混凝土的粘度，在不影响混凝土强度的前提下，提升混凝土的施工性能；同时降粘组分还具有一定的保水作用，在混凝土施工后，可以缓解混凝土水分的散失速率，这样可以为改性氧化镁膨胀剂的后期反应提供水分，保证膨胀剂膨胀性能的稳定性，进一步提升混凝土的抗裂性能。增强组分可以有效填充混凝土的空隙，增加混凝土的密实度，提升混凝土强度的同时也可以减少膨胀剂在水化过程中因大量填孔而导致的无效膨胀。

优选地，所述降粘增强型抗裂剂包括以下质量百分比的各组分：改性氧化镁膨胀剂40％，合成纤维10％，降粘组分20％，增强组分30％；

优选地，所述降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉45％，纤维素醚2％，粉体减水剂5％，海泡石48％；所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料60％，硅灰20％，纳米二氧化硅10％，葡萄糖酸钠2％，尿素8％；

优选地，所述合成纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚乙烯纤维中的至少一种。

优选地，所述超细矿物掺合料为超细粉煤灰、超细矿粉中的至少一种，细度≥600m²/kg；

更优选地，所述超细矿物掺合料为超细粉煤灰和超细矿粉的混合料，两者的质量比为60:40；细度为750m²/kg。

优选地，所述改性氧化镁膨胀剂的制备方法如下：将氧化镁膨胀熟料与聚甲基硅氧烷混合、研磨、烘干后得到改性氧化镁膨胀剂；所述氧化镁膨胀熟料和所述聚甲基硅氧烷的质量比为98:2。

本发明利用聚甲基硅氧烷对氧化镁膨胀剂进行改性，通过在氧化镁膨胀剂表面形成聚甲基硅氧烷膜，减少混凝土在搅拌过程中氧化镁膨胀剂对水的吸收，可以降低轻烧氧化镁的吸水率，克服氧化镁膨胀剂吸水量大的特点；在添加氧化镁膨胀剂后不需要另外多添加水和减水剂的情况下可以保证混凝土的施工性能，解决因轻烧氧化镁吸水量大导致的混凝土粘度增大的问题。

本发明的另一目的是提供一种降粘增强型抗裂剂的制备方法，制备方法如下：按照质量百分比将改性氧化镁膨胀剂、降粘组分、增强组分和合成纤维加入拌合机中，搅拌均匀即得到降粘增强型抗裂剂。

本发明的制备方法简单，只需将原料混合均匀即可，将抗裂组分、降粘组分和增强组分进行复配后发挥协同作用，不仅降低可混凝土的粘度，提升了混凝土的强度，同时也让混凝土膨胀剂能够高效的发挥膨胀性能，提升混凝土的抗裂性能。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

(1)本发明的降粘增强型抗裂剂中的改性氧化镁膨胀剂可以克服原膨胀剂轻烧氧化镁水化时吸水性强导致混凝土粘度增大的问题，与降粘组分具有协同作用，有效降低混凝土的粘度。

(2)本发明的降粘组分在降低混凝土粘度，提升混凝土施工性能的同时还具有保水作用，可以为膨胀剂后期的反应提供水分，以保证膨胀剂能够全周期的发挥膨胀性能。

(3)增强组分可以有效填充混凝土的孔隙，增加混凝土的密实度，在提升混凝土强度的同时可以减少膨胀剂在水化过程中因大量填孔而导致的无效膨胀。

(4)本发明在膨胀剂补偿收缩、纤维早期阻裂的基础上复合了降粘组分和增强组分，各组分在合适的配比下具有协同作用，有效降低混凝土粘度，提升了混凝土的强度，同时降粘组分和增强组分对膨胀剂具有促进作用，可以协同提高膨胀剂的膨胀效果。

具体实施方式

下面将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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例和对比例中所述改性氧化镁膨胀剂中MgO含量≥80％，比表面积≥350m²/kg，反应时间为100s～200s，40℃水中7d胶砂限制膨胀率≥0.030％，反应时间和40℃水中胶砂限制膨胀率均按标准CBMF19-2017《混凝土用氧化镁膨胀剂》进行测定；

实施例1

本实施例提供的降粘增强型抗裂剂，由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，聚丙烯纤维10％，降粘组分20％，增强组分30％；所述降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉45％，纤维素醚2％，粉体减水剂5％，海泡石48％；所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料60％，硅灰20％，纳米二氧化硅10％，葡萄糖酸钠2％，尿素8％；所述超细矿物掺和料为超细粉煤灰和超细矿粉的混合料，两者的质量比为60:40；细度为750m²/kg。

所述改性氧化镁膨胀剂的制备方法如下：将氧化镁膨胀熟料与聚甲基硅氧烷混合、研磨、烘干后得到改性氧化镁膨胀剂；所述氧化镁膨胀熟料和所述聚甲基硅氧烷的质量比为98:2。

所述改性氧化镁膨胀剂中MgO含量85％，比表面积400m²/kg，反应时间120s，40℃水中7d胶砂限制膨胀率0.040％。

上述降粘增强型抗裂剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照质量百分比将改性氧化镁膨胀剂加入拌合机中搅拌5min；

S2.按照质量百分比将降粘组分加入拌合机中搅拌5min；

S3.按照质量百分比将增强组分加入拌合机中搅拌5min；

S4.按照质量百分比将合成纤维加入拌合机中，继续搅拌8min制得降粘增强型抗裂剂。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂30％，聚丙烯纤维15％，降粘组分20％，增强组分35％。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂50％，聚丙烯纤维5％，降粘组分20％，增强组分25％。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，聚丙烯纤维10％，降粘组分10％，增强组分40％。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，聚丙烯纤维10％，降粘组分30％，增强组分20％。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉70％，纤维素醚2％，粉体减水剂5％，海泡石23％；

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：超细矿物掺合料为超细粉煤灰，细度为600m²/kg.

对比例1

本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于本对比例中的膨胀剂为没有经过改性的氧化镁膨胀剂。

对比例2

本对比例与实施例1不同之处在于，所述降粘增强型抗裂剂中无降粘组分，所对应降粘组分采用石粉代替，即所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，聚丙烯纤维10％，石粉20％，增强组分30％。

对比例3

本对比例与实施例1不同之处在于，所述降粘增强型抗裂剂中无增强组分，所对应增强组分采用石粉代替，即所述降粘增强型抗裂剂由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，聚丙烯纤维10％，降粘组分20％，石粉30％。

对比例4

本对比例与实施例1不同之处在于，所述降粘组分中无海泡石，所对应的海泡石采用石粉代替，即所述降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉70％，纤维素醚2％，粉体减水剂5％，石粉23％

对比例5

本对比例与实施例1不同之处在于，所述增强组分中无尿素，所对应的尿素采用石粉代替，即所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料60％，硅灰20％，纳米二氧化硅10％，葡萄糖酸钠2％，石粉8％；

对比例6

本对比例采用MAC氧化镁膨胀剂复配石粉，氧化镁膨胀剂和石粉的质量百分比为40:60，其中氧化镁膨胀剂中MgO含量85％，比表面积400m²/kg，反应时间120s，40℃水中7d胶砂限制膨胀率0.040％。

试验例

将本发明的实施例1～7及对比例的降粘增强型抗裂剂用于混凝土中，各实施例及对比例均按照表1应用例所示的配合比(kg/m³)，并进行混凝土性能测试。

表1为混凝土配合比(kg/m³)

组别	水	水泥	矿渣粉	粉煤灰	砂	石	抗裂剂	减水剂
									空白组	168	285	85	80	726	1025	/	1.5％
应用例	168	285	85	35	726	1025	45	1.5％

其中水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为II级粉煤灰；矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣；砂的细度模数为2.8；石子为5～31.5mm连续级配碎石；减水剂为聚羧酸高性能减水剂，用量为胶凝材料重量百分比的掺量。

按照GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的规定，检测空白组、使用实施例1～7及对比例1～6的降粘增强型抗裂剂的混凝土的拌合物粘度；按照T/CECS10001《用于混凝土中的防裂抗渗复合材料》附录A的相关规定，采用平板开裂试验测定实施例及对比例相对空白组混凝土的单位面积上的总开裂面积；按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定，测定混凝土7d和28d抗压强度，测试结果如表2所示；

表2混凝土性能测试结果

由以上测试实验结果可知：加入本发明实施例1～7中的降粘增强型抗裂剂，相对于空白组以及对比例，混凝土的坍扩度、拌合物粘度、抗裂性能和抗压强度均有很大的提升；混凝土的粘度明显下降，并且可以显著降低混凝土的裂缝。实施例3和实施例4的粘度下降效果与其它实施例相比略微较差，原因是实施例3的改性氧化镁膨胀剂含量较其它实施例多，实施例4的降粘组分含量较其它实施例少，对粘度有一定的影响。通过比较对比例1和实施例1，可以发现对比例1将改性氧化镁膨胀剂替换成未经改性的氧化镁，明显降低了实施例1的降粘效果，这说明本发明的改性氧化镁膨胀剂对降粘组分具有促进作用，可以协同降低混凝土的粘度，对混凝土各方面性能均有很大提升。通过比较对比例2和实施例1，可以发现本申请的降粘组分可以有效降低混凝土的粘度，进而提升混凝土的施工性能。通过比较对比例3和实施例1，可以发现本发明的增强组分可以明显提升混凝土7d和28d抗压强度。比较对比例4和实施例1可以发现，降粘组分中缺少海泡石，降粘组分的降粘效果有限。比较对比例5和实施例1可以发现，增强组分中无尿素，增强组分的增强效果有所降低。比较实施例1和对比例6可以发现，本发明的降粘增强型抗裂剂的抗裂性能明显优于氧化镁膨胀剂。

按照T/CECS 540-2018《混凝土用氧化镁膨胀剂应用技术规程》中的规定，检测空白组与实施例、对比例的各龄期限制膨胀率，其中各龄期限制膨胀率均为40℃水养条件下的测试数据。测试结果如下表3所示：

表3为混凝土限制膨胀率(％)

由以上测试结果可知：本发明实施例制备的降粘增强型抗裂剂加入混凝土中，对混凝土的限制膨胀率改善明显。单独比较对比例2和实施例1，可以发现在对比例2中无降粘组分的情况下，混凝土的限制膨胀率显著下降，这说明本发明实施例的降粘组分对改性氧化镁膨胀剂具有促进作用，可以协同提高改性氧化镁膨胀剂的膨胀性能。

综合以上试验结果可知，本发明的降粘增强型抗裂剂，不但具有很好的抗裂性能，并且同时能显著降低混凝土的粘度，改善混凝土的施工性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种降粘增强型抗裂剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂30～60％，合成纤维5～20％，降粘组分10～40％，增强组分20～50％；

所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料50～80％，硅灰10～30％，纳米二氧化硅5～15％，葡萄糖酸钠1～3％，尿素5～15％。

2.根据权利要求1所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：改性氧化镁膨胀剂40％，合成纤维10％，降粘组分20％，增强组分30％。

3.根据权利要求1或2所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述降粘组分包括以下质量百分比的各组分：微珠粉45％，纤维素醚2％，粉体减水剂5％，海泡石48％。

4.根据权利要求1或2所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述增强组分包括以下质量百分比的各组分：超细矿物掺合料60％，硅灰20％，纳米二氧化硅10％，葡萄糖酸钠2％，尿素8％。

5.根据权利要求1或2所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述合成纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚乙烯纤维中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述超细矿物掺合料为超细粉煤灰、超细矿粉中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述超细矿物掺合料中超细粉煤灰和超细矿粉的质量比为60:40。

8.根据权利要求1所述的降粘增强型抗裂剂，其特征在于，所述改性氧化镁膨胀剂的制备方法如下：将氧化镁膨胀熟料与聚甲基硅氧烷混合、研磨、烘干后得到改性氧化镁膨胀剂；所述氧化镁膨胀熟料和所述聚甲基硅氧烷的质量比为98:2。

9.权利要求1～8任一项所述的降粘增强型抗裂剂的制备方法，其特征在于，按照质量百分比将改性氧化镁膨胀剂、降粘组分、增强组分和合成纤维加入拌合机中，搅拌均匀即得到降粘增强型抗裂剂。