CN115321878A - 一种预拌高强混凝土黏度调节剂及其使用方法 - Google Patents

一种预拌高强混凝土黏度调节剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料添加剂技术领域，具体涉及一种预拌高强混凝土黏度调节剂及其使用方法，由以下重量份数的原料组成：无机润滑剂20‑50份，聚羧酸减水剂40‑60份，聚丙烯酰胺30‑50份，聚(N‑异丙基丙烯酰胺)10‑20份，消泡剂5‑10份，水40‑70份。本发明在提高混凝土亲水性，降低黏度的同时，也提高了混凝土的强度等性能，达到了高强性能和黏度的平衡；且本发明各成分无需化学合成，来源广泛，有利于大规模使用。

Description

一种预拌高强混凝土黏度调节剂及其使用方法
技术领域
本发明属于建筑材料添加剂技术领域，具体涉及一种预拌高强混凝土黏度调节剂及其使用方法。
背景技术
高强混凝土是指材料具有优异的强度、耐久性以及稳定性等性能，从组成角度来看，一般是通过增加混凝土中胶凝材料的含量、细掺杂材料的用量以及降低体系的水胶比，使材料达到高强等级；但是由于上述原料配比的要求，使得混凝土的黏度过大，流动性较差，虽然达到了高强等级的要求，但是给具体实施过程带来不便，例如在预拌过程中，由于黏度大，搅拌的阻力较大，各成分之间互混成均一体系的难度也加大，因此如何平衡混凝土的高强性能以及体系的黏度是需要解决的问题。
现有技术中解决上述问题的方法，其中大部分采用了化学合成具有亲水性的聚合物来提高混凝土成分的亲水性，提高体系的稳定性，进而降低混凝土的黏度，但是化学合成方法过程需要涉及较多有机试剂，且合成方法也较繁琐，而众所周知混凝土用量一般较大，若使用化学合成试剂，无疑加大了有机试剂的使用量，不经济也不环保。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂及其使用方法。
本发明具体是通过如下技术方案来实现的。
本发明的第一个目的是提供一种预拌高强混凝土黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-20份，消泡剂5-10份，水40-70份。
优选的，所述无机润滑剂为高岭土和/或滑石粉。
优选的，所述消泡剂为聚醚类、有机硅类消泡剂。
本发明的第二个目的是提供上述预拌高强混凝土黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-30份，消泡剂5-10份，水40-70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂和水混合，制得水剂，无机润滑剂单独放置。
本发明的第三个目的是提供所述预拌高强混凝土黏度调节剂的使用方法，包括以下步骤：
(1)分别称取以下重量份数的原料：无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-30份，消泡剂5-10份，水40-70份；
将聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂和水混合，制得水剂；
(2)在搅拌混凝土的过程中，先将无机润滑剂加入搅拌体系中，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土进行升温处理，制得高强混凝土产品。
优选的，所述无机润滑剂的加入量为混凝土质量的1％-3％。
优选的，升温至40-45℃，保持温度10-20min。
优选的，步骤(2)中，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在10-35℃。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明解决的技术问题是高强混凝土在提高高强性能的同时，导致混凝土的黏度高，流动性差，本发明提供了一种平衡高强性能以及黏度的方案，具体是：采用无机润滑剂与混凝土进行预混合，提高了混凝土骨料的的流动性；聚羧酸减水剂本身具有降黏的作用，本发明采用聚丙烯酰胺配合聚羧酸减水剂，聚丙烯酰胺含有大量亲水基团，可进一步提高亲水性，且由于氨基与羧基通过非共价键作用，形成了物理网络聚合物，可以在混凝土中形成网络结构，将混凝土框在聚合物网格中，有助于提高混凝土的稳定性以及强度；聚(N-异丙基丙烯酰胺)为功能性成分，其一方面具有亲水性，可提高体系的水膜厚度，另一方面，聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子在一定温度下可进行收缩，即在该温度下，其水溶液为溶液状态，而高于该温度时，其水溶液为固体，本发明添加聚(N-异丙基丙烯酰胺)，并在该使用量下，保证了混凝土常温操作时，聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子为舒展的状态，而当具体实施后，例如将混凝土浇筑或涂抹在墙面，随着体系含水量的降低且温度的升高，体系中的聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子收缩，起到交联分子链的作用，提高了混凝土体系中各成分之间的紧密程度，有助于进一步提高混凝土的高强性能，即本发明添加聚(N-异丙基丙烯酰胺)既有助于降低混凝土操作过程中的黏度，又能有助于提高混凝土成品后的性能；消泡剂用于降低聚羧酸减水剂使用时引入较大泡的程度，降低其对混凝土高强性能的影响；
本发明通过上述多种方式，在提高混凝土亲水性，降低黏度的同时，也提高了混凝土的强度等性能，达到了高强性能和黏度的平衡；且本发明各成分无需进一步化学合成，原料来源广泛，有利于大规模使用。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和数据对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
本发明采用无机润滑剂与混凝土进行预混合，提高了混凝土骨料的的流动性；聚羧酸减水剂本身具有降黏的作用，聚丙烯酰胺含有大量亲水基团，本发明采用聚丙烯酰胺配合聚羧酸减水剂，可进一步提高亲水性，且由于氨基与羧基通过非共价键作用，形成了物理网络聚合物，可以在混凝土中形成网络结构，将混凝土框在聚合物网格中，有助于提高混凝土的稳定性以及强度；聚(N-异丙基丙烯酰胺)为功能性成分，其具有亲水性，可提高体系的水膜厚度，另外，聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子在一定温度下可进行收缩，即在改温度下，其水溶液为溶液状态，而高于该温度时，其水溶液为固体，本发明添加聚(N-异丙基丙烯酰胺)，并在该使用量下，保证了混凝土常温操作时，聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子为舒展的状态，而具体实施后，例如将混凝土浇筑或涂抹在墙面，随着体系含水量的降低且温度的升高，体系中的聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子收缩，起到交联分子链的作用，提高了混凝土体系中各成分之间的紧密程度，有助于进一步提高混凝土的高强性能，即本发明添加聚(N-异丙基丙烯酰胺)既有助于降低混凝土操作过程中的黏度，又能有助于提高混凝土成品后的性能；消泡剂用于降低聚羧酸减水剂使用时引入较大泡的程度，降低其对混凝土高强性能的影响。
下面具体通过以下实施例进行说明。
下述实施例和对比例中的混凝土成分为：水泥400份，矿粉90份，硅粉45份，砂子650份，石子700份，水150份。
实施例1
一种预拌高强混凝土黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚醚类消泡剂和水混合，制得水剂，高岭土单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将高岭土加入搅拌体系中(高岭土的加入量为混凝土质量的1％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在35℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至40℃，保持温度10min，制得高强混凝土产品。
实施例2
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
滑石粉30份，聚羧酸减水剂50份，聚丙烯酰胺30份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)20份，机硅类消泡剂10份，水60份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：滑石粉30份，聚羧酸减水剂50份，聚丙烯酰胺30份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)20份，机硅类消泡剂10份，水60份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、机硅类消泡剂和水混合，制得水剂，滑石粉单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将滑石粉加入搅拌体系中(滑石粉的加入量为混凝土质量的3％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在25℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至45℃，保持温度20min，制得高强混凝土产品。
实施例3
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
高岭土20份，聚羧酸减水剂60份，聚丙烯酰胺50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10份，有机硅类消泡剂6份，水40份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：高岭土20份，聚羧酸减水剂60份，聚丙烯酰胺50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10份，有机硅类消泡剂6份，水40份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、有机硅类消泡剂和水混合，制得水剂，高岭土单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将高岭土加入搅拌体系中(高岭土的加入量为混凝土质量的2％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在25℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至30℃，保持温度20min，制得高强混凝土产品。
实施例4
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
滑石粉40份，聚羧酸减水剂50份，聚丙烯酰胺30份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，有机硅类消泡剂5份，水70份。
所述无机润滑剂为高岭土和/或滑石粉；所述消泡剂为聚醚类、有机硅类消泡剂。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：滑石粉40份，聚羧酸减水剂50份，聚丙烯酰胺30份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，有机硅类消泡剂5份，水70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、有机硅类消泡剂和水混合，制得水剂，滑石粉单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将滑石粉加入搅拌体系中(滑石粉的加入量为混凝土质量的2％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在25℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至40℃，保持温度10min，制得高强混凝土产品。
对比例1
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚醚类消泡剂和水混合，制得水剂，高岭土单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将高岭土加入搅拌体系中(高岭土的加入量为混凝土质量的1％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在35℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至40℃，保持温度10min，制得高强混凝土产品。
对比例2
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚醚类消泡剂5份，水70份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：高岭土50份，聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚醚类消泡剂5份，水70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚醚类消泡剂和水混合，制得水剂，高岭土单独放置。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，先将高岭土加入搅拌体系中(高岭土的加入量为混凝土质量的1％)，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在35℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至40℃，保持温度10min，制得高强混凝土产品。
对比例3
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂，由以下重量份数的原料组成：
聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份。
一种用于预拌高强混凝土的黏度调节剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：聚羧酸减水剂40份，聚丙烯酰胺40份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)15份，聚醚类消泡剂5份，水70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂和水混合，制得水剂。
具体使用时，在搅拌混凝土的过程中，加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在35℃；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土升温至40℃，保持温度10min，制得高强混凝土产品。水剂加入量同实施例1。
对比例4
未添加调节剂的混凝土。
下面对上述实施例以及对比例进行性能检测，参照CECS203-2006《自密实混凝土应用技术规程》，采用V形漏斗，将混凝土装满V形漏斗，从开启出料口底盖开始计时，记录混凝土全部流出出料口所经历的时间t(s)，以此来判断混凝土黏性大小，并分别检测了各组混凝土产品的强度，结果如表1所示：
样品 t(s) 强度(MPa)
实施例1 15.3 90.5
实施例2 14.8 88.1
实施例3 12.9 89.6
实施例4 13.7 91.5
对比例1 20.5 78.6
对比例2 18.1 73.4
对比例3 24.3 80.9
对比例4 32 60.7
由表1可得，与对比例4相比，本发明实施例1-4制备的黏度调节剂可有效地降低体系的粘度(实施例1-4中通过V形漏斗的时间缩短，说明粘度降低，流动性提高)，且混凝土的强度也提高，对比例1、对比例2和对比例3分别不含有聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、无机润滑剂，与实施例1-4相比，性能均降低，说明聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、无机润滑剂对于降低混凝土黏度，提高强度均有作用效果。其中，对比例2中不含有聚(N-异丙基丙烯酰胺)，其强度仅次于对比例4，说明聚(N-异丙基丙烯酰胺)对于混凝土强度具有重要的影响。
另外，还对聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂、水构成的体系进行温度敏感测试，以实施例1中的用量为实验对象，对体系进行加热，以体系开始由溶液转态变为固态作为温度检测点，通过检测发现，当温度由10℃升高至40℃时，体系开始发生相转变，在常温操作下，体系为溶液状态，聚(N-异丙基丙烯酰胺)的加入起到了降黏的作用，而当温度高于40℃时，体系发生固态转变，此时聚(N-异丙基丙烯酰胺)可起到加固材料的作用。基于上述原因，在将混凝土刮涂在墙面，或者将混凝土浇筑成板材、砖等混凝土产品后，控制环境温度高于40℃，为了方便操作，可控制在40-45℃内，保持10-20min，使在混凝土还未干之前，促使聚(N-异丙基丙烯酰胺)分子链收缩，提高体系中各分子之间的作用力，进而有利于提高整个混凝土产品的强度。本发明采用聚(N-异丙基丙烯酰胺)，在常温下，其可提高体系中亲水性，当实施之后，升高温度，此时有利于提高强度；本发明很好地平衡了混凝土高强性能与黏度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种预拌高强混凝土黏度调节剂，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：
无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-20份，消泡剂5-10份，水40-70份。
2.根据权利要求1所述的预拌高强混凝土黏度调节剂，其特征在于，所述无机润滑剂为高岭土和/或滑石粉。
3.根据权利要求1所述的预拌高强混凝土黏度调节剂，其特征在于，所述消泡剂为聚醚类、有机硅类消泡剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的预拌高强混凝土黏度调节剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份数的原料：无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-30份，消泡剂5-10份，水40-70份；
S2、将S1中的聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂和水混合，制得水剂，无机润滑剂单独放置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的预拌高强混凝土黏度调节剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别称取以下重量份数的原料：无机润滑剂20-50份，聚羧酸减水剂40-60份，聚丙烯酰胺30-50份，聚(N-异丙基丙烯酰胺)10-30份，消泡剂5-10份，水40-70份；
将聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、消泡剂和水混合，制得水剂；
(2)在搅拌混凝土的过程中，先将无机润滑剂加入搅拌体系中，搅拌为均一混合体系A，之后在所述混合体系A中加入水剂，搅拌均匀，制得预拌混凝土；将混凝土进行实施后，对实施后的混凝土进行升温处理，制得高强混凝土产品。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述无机润滑剂的加入量为混凝土质量的1％-3％。
7.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，升温至40-45℃，保持温度10-20min。
8.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，步骤(2)中，在预拌混凝土搅拌过程中，控制温度在10-35℃。
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