CN114105516B - 一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法 - Google Patents

一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。一种喷射混凝土粘度改性剂，包括以下质量百分比的组分：聚羧酸减水剂母液50～70％、羟丙基甲基纤维素4～20％、膨润土0～2％、醇胺6～20％、水补齐至100％。本发明粘度改性剂主要应用在喷射混凝土中，粘度改性剂的用量为混凝土胶凝材料用量的0.02～0.04％，或减水剂用量的2～4％。该粘度改性剂稳定性好，无分层、团聚、沉聚现象，流动性良好；不影响喷射混凝土的含气量，可以有效增加喷射混凝土流动性，改善混凝土包裹性，降低喷射混凝土粘度，使喷射混凝土具有良好的和易性和可分散性，同时能够增加喷射混凝土的早期强度。

Description

一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法
技术领域
本发明属于筑材料技术领域，具体涉及一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法。
背景技术
喷射混凝土经过近百年的时间，由喷射水泥砂浆发展而来，形成了干喷法、潮喷法、湿喷法等多种喷射工艺，并细分出纤维喷射混凝土法、水泥裹砂法、双裹并列法、潮掺浆法等多种工艺工法。而湿喷法由于其混凝土物料拌和充分，水泥水化充分混凝土强度较高、水灰比能较准确控制，混凝土与液体速凝剂混合较均匀，混凝土质量较稳定以及空气粉尘含量较干喷法、潮喷法更低，施工环境较友好，在我国的铁路隧道施工中强制应用。但是这种工艺对于喷射混凝土也提出了较高的要求，喷射混凝土作为一种特种混凝土，具有胶凝材料用量大，细骨料(砂)用量大的特点，同时为了保证喷射施工效果，水胶比也较低。因此喷射混凝土具有粘度大、可分散性差的特点。
随着技术的发展，喷射混凝土也朝着高强度、高性能喷射混凝土的方向发展。为了使喷射混凝土具有更高的强度、性能，喷射混凝土势必会进一步降低水胶比。因此喷射混凝土粘度大、可分散性差的特点也会进一步的暴露出来，成为一个急需解决的问题。
目前，市场上并没有一项产品或技术能够针对喷射混凝土特性，解决喷射混凝土粘度大、可分散性差的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种喷射混凝土粘度改性剂及其制备方法，该粘度改性剂可以提高喷射混凝土和易性、降低喷射混凝土粘度，解决了喷射混凝土，特别是高性能喷射混凝土存在的粘度大、可分散性差等问题。
本发明技术方案如下：
一种喷射混凝土粘度改性剂，包括以下质量百分比的组分：聚羧酸减水剂母液50～70％、羟丙基甲基纤维素4～20％、膨润土0～2％、醇胺6～20％和水。
本发明中，聚羧酸减水剂母液不仅可以作为承载羟丙基甲基纤维素的有机溶剂，防止羟丙基甲基纤维素结块、团聚，还在混凝土中有一定的减水率，可以增大喷射混凝土的流动性、降低混凝土的粘度。
本发明中，羟丙基甲基纤维素具有超强的保水性能，能够有效的改善喷射混凝土的和易性。
进一步，膨润土为钠基膨润土、锂基膨润土中的一种或两种。
本发明中，膨润土作为一种悬浮润滑剂，可以防止羟丙基甲基纤维素沉聚。
进一步，醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种。
本发明中，醇胺不仅可以降低粘度改性剂自身的稠度、方便使用，还可以提升喷射混凝土凝结性能和早期强度。
本发明还公开了一种喷射混凝土粘度改性剂的制备方法，制备步骤如下：
S1.按质量百分比称取各组分；
S2.将聚羧酸减水剂母液置于反应釜中，加入羟丙基甲基纤维素，低速搅拌至粉末完全溶解；
S3.在反应釜中加入膨润土，高速搅拌10～15分钟，转速5000r/min；
S4.低速搅拌，向反应釜中加入醇胺和水，继续搅拌10-20分钟，即得粘度改性剂。
采用本发明方法制备的粘度改性剂可应用于混凝土或减水剂，粘度改性剂的用量为混凝土胶凝材料用量的0.02～0.04％，为减水剂用量的2～4％。
本发明的有益效果是：
1、本发明粘度改性剂的制备工艺简单、绿色环保，产品不易分层、性能可靠，可以有效降低喷射混凝土粘度、提高喷射混凝土可分散性、改善喷射混凝土和易性。
2、本发明制备的的粘度改性剂可应用于喷射混凝土的湿喷工艺，不影响喷射混凝土的含气量，能够增加混凝土的保水性能，可以有效降低喷射混凝土粘度、提高喷射混凝土可分散性、改善喷射混凝土和易性，减少喷射混凝土回弹量。
3、本发明制备的的粘度改性剂还可以提升喷射混凝土的凝结性能和早期强度，且不影响喷射混凝土后期强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
一种喷射混凝土粘度改性剂，包括：50～70％聚羧酸减水剂母液(有效含量≥50％)、4～20％羟丙基甲基纤维素(含量≥99％，分子量为10～15万)、0～2％膨润土(含量≥99％)、6～20％醇胺(含量≥99％)和水。
喷射混凝土粘度改性剂的制备方法：先按质量百分比称取各组分，然后将聚羧酸减水剂母液置于反应釜中，之后加入羟丙基甲基纤维素，并进行低速搅拌，直至粉末完全溶解；之后向反应釜中加入膨润土，然后高速搅拌10～15分钟，搅拌转速为5000r/min，高速搅拌后，再进行低速搅拌，同时向反应釜中加入醇胺和水，继续搅拌10-20分钟，即得粘度改性剂。
实施例1
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素和15％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例2
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、0.5％钠基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例3
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1.5％钠基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例4
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、2％钠基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例5
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、0.5％锂基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例6
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例7
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1.5％锂基膨润土和15％二乙醇胺(含量≥99％)，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例8
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、2％锂基膨润土和15％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
表1实施例1-8粘度改性剂的配方表
Figure BDA0003359391500000041
通过上述实施例1～8，筛选不同组合的粘度改性剂配方，配方见表1，观察制备的粘度改性剂的匀质性，结果显示实施例6和实施例7的匀质性优于其他实施例，因此，得出聚羧酸减水剂母液、羟丙基甲基纤维素、锂基膨润土、二乙醇胺或三乙醇胺的组合是最佳组合。
实施例9
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和10％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例10
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例11
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和14％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例12
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和16％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例13
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和18％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例14
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和10％三乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例15
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％三乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例16
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和14％三乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例17
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和16％三乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例18
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、10％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和18％三乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
在实施例1-8的基础上，通过实施例9-18对粘度改性剂的配方作进一步的配比筛选，配方见表2，经检验使用二乙醇胺的粘度改性剂效果更佳，流动性较好。
表2实施例9-18粘度改性剂的配方表
Figure BDA0003359391500000061
实施例19
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：55％聚羧酸减水剂母液、4％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和8％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例20
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、8％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例21
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：60％聚羧酸减水剂母液、12％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例22
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：65％聚羧酸减水剂母液、12％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例23
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：65％聚羧酸减水剂母液、16％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和12％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
实施例24
一种喷射混凝土粘度改性剂，由以下质量百分比的组分混合而成：65％聚羧酸减水剂母液、16％羟丙基甲基纤维素、1％锂基膨润土和16％二乙醇胺，其余用水补齐至100％，制备方法同上。
将实施例19-24所制备的喷射混凝土粘度改性剂应用于喷射混凝土中,以喷射混凝土所用减水剂用量的3％加入减水剂。试验结果见表3、表4。
表3喷射混凝土配合比
水泥 粉煤灰 砂 小石 水 减水剂 速凝剂
360 120 844 844 182 5.76 33.60
表4喷射混凝土粘度改性剂试验情况
Figure BDA0003359391500000081
通过表4可以看出，实施例19-24制备的喷射混凝土粘度改性剂不影响喷射混凝土的含气量，可以有效增加喷射混凝土流动性，改善混凝土包裹性，降低喷射混凝土粘度，使喷射混凝土具有良好的和易性和可分散性，同时能够增加喷射混凝土的早期强度。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种喷射混凝土粘度改性剂，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：聚羧酸减水剂母液50～70%、羟丙基甲基纤维素4～20%、膨润土0.5～2%、醇胺6～20%和水，所述改性剂应用于减水剂中对混凝土进行喷洒。
2.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土粘度改性剂，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土、锂基膨润土中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土粘度改性剂，其特征在于：所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种喷射混凝土粘度改性剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
S1.按质量百分比称取各组分；
S2.将聚羧酸减水剂母液置于反应釜中，加入羟丙基甲基纤维素，低速搅拌至粉末完全溶解；
S3.在反应釜中加入膨润土，高速搅拌10~15分钟，转速5000r/min；
S4.低速搅拌，向反应釜中加入醇胺和水，继续搅拌10-20分钟，即得粘度改性剂。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种喷射混凝土粘度改性剂的应用，其特征在于：所述粘度改性剂应用于混凝土或减水剂。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种喷射混凝土粘度改性剂的应用，其特征在于：所述粘度改性剂用量为混凝土胶凝材料用量的0.02～0.04%，所述粘度改性剂用量为减水剂用量的2~4%。
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