CN113461358A - 一种混凝土外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混凝土外加剂，通过在所述外加剂的原料中添加改性氧化锌粉末，同时配合两种有机醇胺共同使用，能够促进外加剂在混凝土中的分散，降低材料孔隙，提高混凝土的力学性能。此外，本发明还提供了所述外加剂的制备方法。

Description

一种混凝土外加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂，以及所述外加剂的制备方法。
背景技术
化学外加剂已经成为混凝土的必要组分之一，混凝土中的化学外加剂种类繁多，例如减水剂、缓凝剂、早强剂、促凝剂、速凝剂、引气剂等。向水泥混凝土中掺加一定量的化学外加剂后，可以改善新拌混凝土的工作性能、提高硬化后混凝土的物理力学性能和耐久性、节省生产能耗等。其中，向混凝土中添加有机醇胺类外加剂能够改善混凝土的力学性能。但是添加单一的有机醇胺类外加剂，对于混凝土力学性能的提高非常有限，甚至对混凝土整体性能的提升没有实质性贡献。
因此，需要提供一种混凝土外加剂，用于进一步提高混凝土的力学性能。
发明内容
本发明提供了一种混凝土外加剂，通过在所述外加剂的原料中添加改性氧化锌粉末，同时配合两种有机醇胺共同使用，能够促进外加剂在混凝土中的分散，降低材料孔隙，提高混凝土的力学性能。此外，本发明还提供了所述外加剂的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种混凝土外加剂，原料包含改性氧化锌粉末、三异丙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、去离子水；
其中，所述改性氧化锌粉末的制备方法为：将氧化锌粉末、去离子水、季戊四醇、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷加入反应器，控制反应器温度在50～60℃，优选60℃，搅拌6～8小时，优选搅拌7小时，出料，干燥后得到改性氧化锌粉末。
本发明所述混凝土外加剂属于复配型外加剂，通过在外加剂的原料中添加改性的氧化锌粉末，同时配合三异丙醇胺和聚乙烯醇磷酸铵共同使用，一方面所述外加剂的主要原料在混凝土中具有良好的分散效果，另一方面与混凝土中的其他组分具有良好的结合作用，使得最终混凝土的力学性能提高。其中，所述改性氧化锌粉末是通过季戊四醇和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷共同作用进行改性，3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷对于氧化锌具有较好的偶联作用，季戊四醇具有羟基，其空间位阻处于较为适合的范围，使得改性后的氧化锌粉末与外加剂的其他组分，以及混凝土中的其他组分都有较好的吸附作用，而且能够促进外加剂在混凝土中分散，填补混凝土中的部分孔隙。三异丙醇胺与聚乙烯醇磷酸铵配合使用，使得混凝土的后期强度进一步提高。
所述氧化锌粉末的平均粒径为20～30nm，优选为30nm。控制氧化锌粉末的粒径在纳米级，尤其是在本发明所述的粒径范围之内，有利于氧化锌粉末的分散以及其在混凝土中填补孔隙的作用，有利于提高混凝土的强度。
所述聚乙烯醇磷酸铵的数均分子量为1000～1500，优选为1000。控制聚乙烯醇磷酸铵的数均分子量在适合的范围内，有利于聚乙烯醇磷酸铵在混凝土中的分散，有利于提高混凝土的强度。
所述改性氧化锌粉末的制备方法中，以下列各组分之间的相对质量份计：
所述氧化锌粉末的用量为10质量份；
所述去离子水的用量为50～80质量份；
所述季戊四醇的用量为10～15质量份；
所述3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的用量为5～8质量份。
所述外加剂的原料中，以下列各组分之间的相对质量份计：
所述改性氧化锌粉末的用量为10～15质量份；
所述三异丙醇胺的用量为10～15质量份；
所述聚乙烯醇磷酸铵的用量为10质量份；
所述去离子水的用量为40～50质量份。
三异丙醇胺属于小分子有机醇胺，聚乙烯醇磷酸铵的分子量相对较大，二者在水中的溶解程度不同，在混凝土中与其他离子的络合程度也不同，单独在外加剂中使用任何一种有机醇胺并不能起到较好的增强效果，而将二者共同使用能够进一步提高混凝土的强度，尤其是在本发明限定的用量比例范围内，能够得到最优效果。
一种所述外加剂的制备方法，室温下，将所述改性氧化锌粉末、三异丙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、去离子水加入反应器，搅拌均匀后得到所述外加剂。
需要说明的是，所述外加剂用于混凝土性能的增强，加入量为混凝土材料全部原料总质量的15～25％，具体加入量可以根据实际情况并参考本领域常用的技术方案进行。
需要说明的是，本发明未作说明的内容，均可按照本领域常用的技术方案进行，不影响本发明的实施。
本发明具有以下有益效果：本发明采用季戊四醇、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷对氧化锌粉末进行改性，改性后的氧化锌粉末与三异丙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵配合用于混凝土的制备，能够提高混凝土的力学性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
硅酸盐水泥，唐山奥顺公司；
粗骨料，成分为天然石料，廊坊松兴公司；
细骨料，天然河沙，廊坊松兴公司；
氧化锌粉末，平均粒径为30nm，北京德科岛金科技有限公司；
聚乙烯醇磷酸铵，数均分子量1000，巴斯夫公司；
聚羧酸减水剂，巴斯夫公司。
实施例和对比例中改性氧化锌粉末的制备方法为：将氧化锌粉末、去离子水、季戊四醇(对比例中按照表1所列种类和用量添加)、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷(对比例中按照表1所列种类和用量添加)加入反应器，控制反应器温度在60℃，搅拌7小时，出料，干燥后得到改性氧化锌粉末。
实施例和对比例中改性氧化锌粉末制备方法中原料种类和用量列于表1，原料用量按照各组分之间的相对质量份计。
表1改性氧化锌粉末的制备方法各原料用量(质量份)
Figure BDA0003180412920000031
Figure BDA0003180412920000041
实施例和对比例外加剂的制备方法：室温下，将改性氧化锌粉末、三异丙醇胺(如有)、聚乙烯醇磷酸铵(如有)、去离子水加入反应器，搅拌均匀后得到外加剂。
实施例和对比例外加剂制备方法中原料种类和用量列于表2，原料用量按照各组分之间的相对质量份计。
表2外加剂制备方法各原料用量(质量份)
Figure BDA0003180412920000042
Figure BDA0003180412920000051
用于性能测试的实施例和对比例混凝土样品制备方法为：将20质量份的硅酸盐水泥、60质量份的粗骨料、30质量份的细骨料混合均匀，然后加入30质量份的水、35质量份的实施例或对比例外加剂、5质量份的聚羧酸减水剂混合均匀后在模具中浇注成型，在模具中固化24小时后拆模，取出的预制品经养护28天后得到待测试样品。
对实施例和对比例的测试样品进行力学性能测试，包括抗压测试和劈拉强度测试，测试标准为GB50081-2002，测试结果列于表3。
表3实施例和对比例样品测试结果
Figure BDA0003180412920000052
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混凝土外加剂，其特征在于，原料包含改性氧化锌粉末、三异丙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、去离子水；
其中，所述改性氧化锌粉末的制备方法为：将氧化锌粉末、去离子水、季戊四醇、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷加入反应器，控制反应器温度在50～60℃，优选60℃，搅拌6～8小时，优选搅拌7小时，出料，干燥后得到改性氧化锌粉末。
2.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述氧化锌粉末的平均粒径为20～30nm，优选为30nm。
3.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述聚乙烯醇磷酸铵的数均分子量为1000～1500，优选为1000。
4.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述改性氧化锌粉末的制备方法中，以下列各组分之间的相对质量份计：
所述氧化锌粉末的用量为10质量份；
所述去离子水的用量为50～80质量份；
所述季戊四醇的用量为10～15质量份；
所述3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的用量为5～8质量份。
5.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述外加剂的原料中，以下列各组分之间的相对质量份计：
所述改性氧化锌粉末的用量为10～15质量份；
所述三异丙醇胺的用量为10～15质量份；
所述聚乙烯醇磷酸铵的用量为10质量份；
所述去离子水的用量为40～50质量份。
6.一种权利要求1～5所述外加剂的制备方法，其特征在于，室温下，将所述改性氧化锌粉末、三异丙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、去离子水加入反应器，搅拌均匀后得到所述外加剂。
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