CN116514446A - 一种水泥基材料用水量敏感性调控剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥基材料用水量敏感性调控剂，包括30～85质量份的石灰石粉、6～20质量份的可再分散乳胶粉和0.2～0.8质量份的羟丙基甲基纤维素醚。本发明中，石灰石粉在水泥基材料中具有填充密实效应，羟丙基甲基纤维素醚的长链结构具有缠绕、保水等作用，再辅以可再分散乳胶粉，其在水溶液中能增大溶液黏度，并在水泥颗粒间产生桥接效应，通过将三者进行简单复配，就能更好地提高水泥基材料工作性能、施工性能的稳定，并显著降低水泥基材料用水量敏感性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种有效降低用水量敏感性的水泥基材料用水量敏感性调控剂。
背景技术
当今建筑行业快速发展，水泥混凝土作为使用范围最广、用量极大的基础建筑材料，面临着基础设施对其提出的更高要求、更严标准。一方面，水泥混凝土需要达到标准规范中提出的力学性能、耐久性能及施工和易性等要求；另一方面，泵送混凝土、自密实混凝土、自流平砂浆及混凝土3D打印技术的兴起要求水泥基材料具有高流态、高稳定及高触变性等优异性能，从而达到抗离析与高稳定性的平衡。
在实际工程中，常掺入外加剂以控制水泥基材料的工作性能，提高混凝土拌和物的施工稳定性。已有研究表明，增稠组分的掺入在一定程度上改善浆体包裹性与黏聚性，吸附部分水分子，或改变体系中固体颗粒的分布模数，有助于提升水泥拌合物保持良好的工作性能，更好地解决水泥拌合物泌水、离析等工程问题，同时能够控制水泥拌合物的用水量敏感性。
在实际生产中，水泥拌合物中的原材料，尤其是砂石的含水量最易受到环境影响，通常上层砂石含水率较低，而下层砂石含水率较高；季节不同也会造成砂石含水率不同，一般夏季气温较高，砂石含水率较低；受地理位置影响，干燥气候环境中取用的砂石含水率较低，而潮湿气候下取用的砂石含水率较高。此外，用水量的调整是控制混凝土拌合物工作性的重要方式，因此施工用水量与实验室配合比中的用水量常存在差异。
用水量的变化严重影响水泥浆体的工作性能：用水量偏多可能使水泥拌合物出现泌水、离析、胶砂偏析等现象，甚至使拌合物失去自身堆积性能，因而劣化水泥3D打印性能；用水量偏低可能使水泥拌合物失去流动性能，在泵送工程中容易造成堵管现象，或在自流平砂浆中不能达到预期的自流平效果。因此，为了在用水量发生变化时仍然保持水泥基材料的工作性能，事先预知配合比波动，为实际施工提供容错范围而不影响砂浆的性能尤为重要。用水量敏感性，即为向掺有粘度改性材料的水泥基材料中额外掺入拌和用水，不引起拌和材料产生泌水所能加入的最大水量。在保持拌合物工作性能的前提下，最大水量越大，则用水量敏感性越低。
因此需要研发一种当实际用水量在一定范围内产生波动时，既能够提升浆体工作性能，又能够保证水泥拌合物施工性能的用水量敏感性调控剂。调控剂的掺入在实现超流态水泥基材料抗离析与高稳定性的平衡这一基础上解决降低用水量敏感性的工程问题具有实际指导意义。
发明内容
为了使水泥基材料达到高流态及抗离析的平衡的同时有效降低砂浆用水量敏感性，本发明的目的在于提供了一种水泥基材料用水量敏感性调控剂，可有效防止砂浆出现泌水离析等不良现象，有效调控水泥基材料的流动扩展度，显著降低了砂浆的用水量敏感性。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种水泥基材料用水量敏感性调控剂，按质量份计，包括如下组份：
石灰石粉 30～85份；
可再分散乳胶粉 6～20份；
羟丙基甲基纤维素醚 0.2～0.8份。
本发明中，石灰石粉在水泥基材料中具有填充密实效应，羟丙基甲基纤维素醚的长链结构具有缠绕、保水等作用，再辅以可再分散乳胶粉，其在水溶液中能增大溶液黏度，并在水泥颗粒间产生桥接效应，通过将三者进行简单复配，就能更好地提高水泥基材料工作性能、施工性能的稳定，并显著降低水泥基材料用水量敏感性。
进一步地，所述用水量敏感性调控剂还包括24～36质量份的温轮胶。
更进一步地，所述用水量敏感性调控剂还包括8～12质量份的粒化高炉矿渣粉和20～30质量份的普鲁兰多糖。
进一步地，所述石灰石粉中CaCO3含量大于99.9％，比表面积≥1100m2/kg。
进一步地，所述粒化高炉矿渣粉中SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO之和≥80％，比表面积为600～800m2/kg。
本发明的水量敏感性调控剂，在干燥室温条件下，将各原料组份全部倒入搅拌锅中并进行均匀搅拌即可。
本发明的技术优势：
(1)本发明仅采用石灰石粉、可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚复合使用，即可大幅提升水泥拌合物的流变性能及流动性，提高浆体稳定性，解决了水泥拌合物易泌水、离析的难题。
(2)本发明仅采用石灰石粉、可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚复合作为用水量敏感性调控剂，可有效防止砂浆出现泌水离析等不良现象，同时，在实际施工中用水量出现较大波动时仍能较好地稳定砂浆的工作性能，具有施工容错性，有效调控水泥基材料的流动扩展度，显著降低了砂浆的用水量敏感性。
附图说明
图1为未掺入调控剂的水泥砂浆实物图；
如图1所示，水泥砂浆未掺入调控剂，且在用水量发生额外增加时，会出现泌水现象。
图2为实施例1在最大用水量下的砂浆扩展度实物图；
图3为实施例3在最大用水量下的砂浆扩展度实物图；
如图2和图3所示，采用本发明的调控剂用于砂浆使其具有较好的匀质性，在最大用水量时均未出现泌水、离析等不良现象。
具体实施方式
以下通过实施例与对比例进一步详细说明本发明，但不局限于实施例。
本发明中，用水量敏感性调控剂作为掺和料占胶凝材料的5.0wt％，羟丙基甲基纤维素醚、可再分散乳胶粉、温轮胶和普鲁兰多糖均来源于市售，其中可再分散乳胶粉是一种醋酸乙烯和乙烯共聚物，其主要技术参数为：固体含量为99％的一种白色粉末，PH值为6～8；羟丙基甲基纤维素醚主要技术参数为：黏度≥1×105mPa，分子量100000～150000，取代度范围1.3～2.1，摩尔取代度范围0.1～1.0；温轮胶分子量约为150万；普鲁兰多糖为非离子型微生物多糖，分子量约为20万。石灰石粉中CaCO3含量大于99.9％，比表面积≥1100m2/kg；矿粉中主要氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO四者之和≥80％，比表面积600～800m2/kg。水泥采用抚顺澳赛尔科技有限责任公司生产的基准水泥，为中国建筑材料科学研究总院有限公司生产的P.I 42.5基准水泥。砂子的细度模数为3.0，0.3mm以下颗粒含量为11wt％，属于河砂。聚羧酸减水剂的减水率为29.8％，固含量为33.1％。试验用水为长沙市自来水。
用水量敏感性测试：在水泥砂浆原有配合比基础上，每次额外增加3g拌和水，并重复采用坍落度仪测定增加用水量且经过均匀搅拌的砂浆扩展度，随后观察增加用水量后砂浆的扩展度变化情况，直至受检砂浆出现泌水离析现象或增加用水量后扩展度不再增大为止。若出现泌水离析现象，则记录上一次累计增加用水量，即为砂浆的最大用水量；若砂浆扩展度不再增大，则记录累计用水量为最大用水量。
实施例1
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为185mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至45g时，砂浆扩展度达到270mm并不再增大。
对比例1
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为195mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至33g时，砂浆扩展度达到290mm并不再增大。
对比例2
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为220mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至24g时，砂浆扩展度达到295mm并不再增大。
对比例3
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为210mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至27g时，砂浆扩展度达到290mm并不再增大。
对比例4
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为230mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至18g时，砂浆扩展度达到295mm并不再增大。
实施例2
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为180mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至51g时，砂浆扩展度达到270mm并不再增大。
实施例3
配方见表1；
以胶凝材料质量分数5％掺入，采用细度模数为3.0的砂子。采用聚羧酸减水剂将未掺入调控剂的新拌砂浆初始扩展度调整为250mm，掺入调控剂后，砂浆扩展度为170mm，砂浆拌合物未出现泌水、离析现象，均质性较好，当增大用水量至69g时，砂浆扩展度达到260mm并不再增大。
表1展现了实施例1～3和对比例1～4的砂浆扩展度情况，并将水泥砂浆拌合物折算成混凝土后，得出各组的最大用水量。相较于实施例1～3，对比例1～4中的砂浆拌合物稳定性较差，而调控剂的掺入有助于解决水泥砂浆的泌水问题，且利于降低砂浆用水量敏感性。
采用本方法制备的用水量敏感性调控剂作为砂浆掺合料，对砂浆工作性能的稳定性具有一定程度的改善，解决了砂浆泌水的问题，满足砂浆用掺合料的性能要求。此外，该方法制备出的用水量敏感性调控剂对降低砂浆用水量敏感性具有显著效果。
表1实施例1～3和对比例1～4各组分配合比/质量份
表2实施例1～3和对比例1～4砂浆用水量敏感性对比
Claims (5)
1.一种水泥基材料用水量敏感性调控剂，其特征在于，按质量份计，包括如下组份：
石灰石粉30～85份；
可再分散乳胶粉6～20份；
羟丙基甲基纤维素醚0.2～0.8份。
2.根据权利要求1所述的水泥基材料用水量敏感性调控剂，其特征在于，所述用水量敏感性调控剂还包括24～36质量份的温轮胶。
3.根据权利要求2所述的水泥基材料用水量敏感性调控剂，其特征在于，所述用水量敏感性调控剂还包括8～12质量份的粒化高炉矿渣粉和20～30质量份的普鲁兰多糖。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水泥基材料用水量敏感性调控剂，其特征在于，所述石灰石粉中CaCO3含量大于99.9％，比表面积≥1100m2/kg。
5.根据权利要求3所述的水泥基材料用水量敏感性调控剂，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉中SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO之和≥80％，比表面积为600～800m2/kg。
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