CN115321870A - 一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法，所述轻质混凝土专用外加剂包括以下重量百分比的原料：聚羧酸减水剂30‑60％，碳纳米颗粒20‑30％，橡胶粉1.2‑2％，引气剂0.2‑0.6％，消泡剂0.05‑0.1％，水25％‑32％，其中，所述碳纳米颗粒由腐殖酸经碳化处理后得到的。本发明提供的外加剂加入轻质混凝土中能够提高混凝土的防腐蚀性能，并探索得出当碳纳米颗粒的掺入量为26％，橡胶粉掺入量为1.6％的外加剂加入轻质混凝土中，不仅能够提高轻质混凝土的防腐蚀性能，且有助于轻质混凝土防水性能的提升。

Description

一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于轻质混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法。
背景技术
轻质混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料，随着对建筑节能和建筑物功能性要求的提高，针对高性能轻质混凝土的研究也得到快速的发展；
轻质混凝土的内部由于存在大量细小的封闭气孔，其孔隙率和孔径对泡沫混凝土的物理、力学和建筑防水性能均有一定影响，另外多孔和泡沫结构也可能影响其防水性和耐腐蚀性，从而限制了轻质混凝土大规模应用，目前通过改变密度等级或者复掺多种材料来改善轻质混凝土的结构和性能已有大量研究报道，但是改善效果不理想，基于上述问题的存在，我们提出了一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种轻质混凝土专用外加剂及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供了一种轻质混凝土专用外加剂，包括以下重量百分比的原料：聚羧酸减水剂30-60％，碳纳米颗粒20-30％，橡胶粉1.2-2％，引气剂0.2-0.6％，消泡剂0.05-0.1％，水25％-32％，其中，所述碳纳米颗粒由腐殖酸经碳化处理后得到的。
作为本发明的进一步优化方案，所述碳纳米颗粒的重量百分比为26％，橡胶粉的重量百分比为1.6％。
作为本发明的进一步优化方案，所述碳化处理步骤具体为：
(1)将腐殖酸与NaOH溶液混合后，在60℃条件下超声处理6个小时，得到腐殖酸钠溶液；
(2)利用浓硫酸中和处理步骤(1)得到的腐殖酸钠溶液后，得到腐殖酸提取物；
(3)将步骤(2)得到的腐殖酸提取物与浓硫酸，在180℃条件下持续碳化处理6个小时后得到碳化物，再利用NaOH溶液中和碳化物，对中和处理后的碳化物进行过滤及干燥处理，即得到所述碳纳米颗粒。
作为本发明的进一步优化方案，所述橡胶粉由废旧轮胎加工而成的橡胶粉末，细度为80-100目。
作为本发明的进一步优化方案，所述引气剂为皂荚苷类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂中的一种，消泡剂为聚羧酸减水剂消泡剂。
作为本发明的进一步优化方案，所述聚羧酸减水剂固含量30-40％，减水率≥30％。
本发明还提供了一种如上述所述的轻质混凝土专用外加剂的制备方法，首先，按照轻质混凝土专用外加剂的组分配比，准确称取所需用量的各组分原料，随后，先将碳纳米颗粒与橡胶粉搅拌混匀后，再加入聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和水复配得到所述轻质混凝土专用外加剂。
本发明工作原理：本发明以腐殖酸为原料，与NaOH溶液混合后，在60℃条件下超声处理6个小时，制得腐殖酸钠溶液，用浓硫酸中和处理前述得到的腐殖酸钠溶液，得到腐殖酸提取物；在腐殖酸提取物加入浓硫酸进行碳化处理；腐殖酸提取物与浓硫酸的碳化反应在180℃条件下持续反应6个小时后，得到碳化物，再利用NaOH溶液中和碳化物，对中和处理后的碳化物进行过滤及干燥处理，即得到所述碳纳米颗粒，将碳纳米颗粒作为抗腐蚀剂组分加入混凝土组分中，使得该外加剂加入轻质混凝土中使得混凝土的防腐蚀性能提高，且本发明经探索得出当碳纳米颗粒的掺入量为26％，橡胶粉掺入量为1.6％的外加剂加入轻质混凝土中，不仅能够提高轻质混凝土的防腐蚀性能，且有助于轻质混凝土防水性能的提升。
综上，本发明的有益效果在于：本发明提供的轻质混凝土专用外加剂是以聚羧酸减水剂，碳纳米颗粒，橡胶粉，引气剂，消泡剂以及水作为主要原料制备而成的，其中，所述碳纳米颗粒由腐殖酸经碳化处理后得到的，使得该外加剂加入轻质混凝土中使得混凝土的防腐蚀性能提高，并探索得出当碳纳米颗粒的掺入量为26％，橡胶粉掺入量为1.6％的外加剂加入轻质混凝土中，不仅能够提高轻质混凝土的防腐蚀性能，且有助于轻质混凝土防水性能的提升。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一、材料与方法
本实施例所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用的试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。
本实施例提供一种轻质混凝土专用外加剂的组分配方，包括以下重量百分比的原料：聚羧酸减水剂30％，碳纳米颗粒24％，橡胶粉1.6％，皂荚苷类引气剂0.2％，聚羧酸减水剂消泡剂0.05％，水32％，聚羧酸减水剂固含量40％，减水率≥30％，橡胶粉由废旧轮胎加工而成的橡胶粉末，细度为100目；
所述碳纳米颗粒是将腐殖酸为原料在强碱性条件下水热溶解，利用浓硫酸碳化处理再经清洗过滤得到腐殖酸的碳化物，最后对碳化物干燥处理后得到的；
具体碳化步骤为，以10g腐殖酸为例，与100ml的浓度为2mol/L的NaOH溶液混合后，在60℃条件下超声处理6个小时，制得腐殖酸钠溶液，用滴管逐滴加入浓度为10mol/L浓硫酸中和处理前述得到的腐殖酸钠溶液，得到腐殖酸提取物；取60ml的腐殖酸提取物加入120ml的浓度为10mol/L的浓硫酸进行碳化处理；腐殖酸提取物与浓硫酸的碳化反应在180℃条件下持续反应6个小时后，再加入5mol/L的NaOH溶液进行中和处理，直至混合物pH调整至5-6，再经真空抽滤后，在60℃条件下干燥24小时后得到所述的碳纳米颗粒；
轻质混凝土专用外加剂的制备方法为，首先，按照轻质混凝土专用外加剂的组分配比，准确称取所需用量的各组分原料，随后，先将碳纳米颗粒与橡胶粉搅拌混匀后，再加入聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和水复配得到所述轻质混凝土专用外加剂。
二、验证试验
1、为验证橡胶粉掺入量对轻质混凝土性能的影响，以实施例1公开的组分配方，在其余组分配比保持一定的情况下，将橡胶粉按照1.2％、1.6％、2％的掺入量掺入，另外以掺入1.6％细度为100目的乳胶粉作为对照组，并按照实施例1所述的制备过程制得4组外加剂样品，将4组外加剂样品应用在混凝土实例中，本实施例选用的混凝土以LC60轻质高强混凝土为例，该混凝土的单方用量配比和性能如表1所示：
表1 LC60轻质高强混凝土的单方用量配比表
Figure BDA0003783343460000041
将按照表1制得4组混凝土砂浆，然后将4组混凝土砂浆分别制成100mm×100mm×100mm的立方体，自然干燥后得到4组试件，依次对4组试件进行吸水率、抗腐蚀性能测试试验及收缩率试验，结果如表2所示；
吸水率测试，将试件置于(60±5)℃烘箱中烘干4h，再在干燥器中冷却至室温，称重并计算每个试件重量，取其平均值；将试件放入恒温(25±5)℃水槽内，加水至三分之一处放置24h，再加水至三分之二处保持24h，最后加水超出试件30mm保持24h。取出试件，擦去表面水分并称重，吸水率计算按公式进行:
Wr＝(mg-m0)/m0×100％
式中:Wr为吸水率，％；m0为试件烘干后质量，g；mg为试件吸水后质量，g。
抗腐蚀性能测试，参考JT/T1011-2006《混凝土抗硫酸盐类侵蚀抗腐蚀剂》中的抗压强度比进行，其中侵蚀溶液组成选用：NaCl 60g/L，MgSO4 4.8g/L，MgCl2 5.6g/L，CaSO42.4g/L，KHCO3 0.4g/L，样品正常养护28d后，通过喷涂的方式在混凝土产品表面形成300-500μm的高分子膜，待测品移入侵蚀溶液，对照品使用清水浸泡，测试开始侵蚀第7d和第28d的抗压强度比；
收缩率测试，依据T0574-2020水泥混凝土收缩试验方法(接触法)进行4组混凝土砂浆的自收缩实验，自收缩率按公式(T0574-1)计算：
计算公式：Eauto＝(La0-Lat)/400；
式中：
Eaut—测试龄期为t时刻的混凝土自收缩率，t从开始加水算起；
La0—自收缩测试试件第1次测量时的千分表读数值，精确至0.001mm；
Lat—自收缩测试试件t龄期时的千分表测量数值，精确至0.001mm；
400—自收缩测试试件原始长度，为400mm。
表2测试试验结果
Figure BDA0003783343460000051
结论：由表2可知，橡胶粉按照1.6％添加至轻质混凝土的外加剂中，能够降低混凝土的收缩率，而橡胶粉的掺入量对试件的抗压强度比影响不大，即不影响试件的防腐蚀性能，但从上表可知，橡胶粉的掺入对轻质混凝土试件的吸水率存在一定影响，不利于轻质混凝土试件防水性能的提升。
2、为验证碳纳米颗粒掺入量对轻质混凝土性能的影响，以实施例1公开的组分配方，在其余组分配比保持一定的情况下，分别将碳纳米颗粒按照20％、24％、26％及30％的掺入量掺入，同时以掺入26％市购的碳纳米管颗粒作为对照组，并按照实施例1所述的制备过程制得5组外加剂样品，将5组外加剂样品应用上述所述的混凝土实例中，并且进行如上述相同的测试，结果如表3所示：
表3测试试验结果
Figure BDA0003783343460000052
结论：碳纳米颗粒的掺入有利于轻质混凝土试件的防腐蚀性能的提升，另外，当碳纳米颗粒的掺入量在26％时，不仅能够提高试件的防腐蚀性能，另外，也使得试件的吸水率相较于其他组得到显著的下降，有利于轻质混凝土试件防水性能的提升。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：聚羧酸减水剂30-60％，碳纳米颗粒20-30％，橡胶粉1.2-2％，引气剂0.2-0.6％，消泡剂0.05-0.1％，水25％-32％，其中，所述碳纳米颗粒由腐殖酸经碳化处理后得到的。
2.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，所述碳纳米颗粒的重量百分比为26％，橡胶粉的重量百分比为1.6％。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，所述碳化处理步骤具体为：
(1)将腐殖酸与NaOH溶液混合后，在60℃条件下超声处理6个小时，得到腐殖酸钠溶液；
(2)利用浓硫酸中和处理步骤(1)得到的腐殖酸钠溶液后，得到腐殖酸提取物；
(3)将步骤(2)得到的腐殖酸提取物与浓硫酸，在180℃条件下持续碳化处理6个小时后得到碳化物，再利用NaOH溶液中和碳化物，对中和处理后的碳化物进行过滤及干燥处理，即得到所述碳纳米颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，所述橡胶粉由废旧轮胎加工而成的橡胶粉末，细度为80-100目。
5.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，所述引气剂为皂荚苷类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂中的一种，消泡剂为聚羧酸减水剂消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土专用外加剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂固含量30-40％，减水率≥30％。
7.一种如权利要求1-6任一所述的轻质混凝土专用外加剂的制备方法，其特征在于，首先，按照轻质混凝土专用外加剂的组分配比，准确称取所需用量的各组分原料，随后，先将碳纳米颗粒与橡胶粉搅拌混匀后，再加入聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和水复配得到所述轻质混凝土专用外加剂。
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