CN117645424A - 预拌混凝土用修复外加剂、快硬早强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预拌混凝土用修复外加剂、快硬早强混凝土及其制备方法，所述预拌混凝土用修复外加剂由10‑30重量份的缓凝剂，40‑70重量份的早强剂，1‑5重量份的分散助剂组成，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的一种或其组合；所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的一种或其组合；所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的一种或其组合。所述预拌混凝土用修复外加剂在调节预拌混凝土凝结时间的同时使预拌混凝土具有早强特性，在使用时加入预拌混凝土搅拌后立即浇筑密实，即可完成道路修复并在规定时间(4‑6h)内开放交通(抗压强度必须大于等于28.0MPa)。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种预拌混凝土用修复外加剂及其制备方法、及包括该预拌混凝土用修复外加剂的快硬早强混凝土及其制备方法。
背景技术
市政道路和高速公路运营十分繁忙，而已建成投入运营达20年左右的市政道路和高速公路均面临修复任务。实际上，市政道路和高速公路的日常运营维护任务也相当繁重。为满足城市有机更新和韧性城市建设要求，市政道路和高速公路的维护和修复，通常要求“夜封晨通”，而且必须要采用快硬早强混凝土进行浇筑，浇筑密实后立即凝结、硬化和快速建立强度并实现强度快速增长。然而，当前城市已不允许在工程现场堆放原材料和配制混凝土，因此，道路修复和更新所用混凝土必须为来自于混凝土预拌企业生产的预拌混凝土。
现有技术中采用预拌混凝土作为城市道路修复材料，存在坍落度保持性不满足运输和等待要求，浇筑后凝结、硬化慢，强度发展更是远不能满足快速开放交通要求等问题。为此，需要研究一种能在调节预拌混凝土凝结时间的同时使预拌混凝土具有早强特性的外加剂，实现采用预拌混凝土完成道路修复并在规定时间内开放交通的目的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预拌混凝土用修复外加剂及其制备方法、及包括该预拌混凝土用修复外加剂的快硬早强混凝土及其制备方法，克服了现有混凝土浇筑后凝结、硬化慢，强度发展更是远不能满足快速开放交通要求等缺陷。
本发明提供一种预拌混凝土用修复外加剂，所述预拌混凝土用修复外加剂由以下组分组成：
10-30重量份的缓凝剂，40-70重量份的早强剂，1-5重量份的分散助剂；
其中，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的任一种或其组合；
所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的任一种或其组合；
所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的任一种或其组合。
可选地，所述缓凝剂的粒径为0.3-0.5mm，所述早强剂的粒径为0.3-0.5mm。
本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土，所述快硬早强混凝土包括预拌混凝土及上述所述的预拌混凝土用修复外加剂。
可选地，所述快硬早强混凝土中所述预拌混凝土用修复外加剂的质量百分含量为1wt％至3wt％。
本发明实施例还提供一种预拌混凝土用修复外加剂的制备方法，所述制备方法用于制备上述所述的预拌混凝土用修复外加剂，所述制备方法包括：
按配方分别称取缓凝剂和早强剂并混合，得到混合物A；
按配方称取分散助剂并与所述混合物A混合，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
可选地，所述预拌混凝土用修复外加剂的制备方法包括：
按配方分别称取缓凝剂和早强剂在80-120r/min下搅拌3-8min混合均匀，得到混合物A；
按配方称取分散助剂并与所述混合物A在80-120r/min下搅拌5-10min混合均匀，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土的制备方法，所述制备方法用于制备上述所述的快硬早强混凝土，所述制备方法包括：
准备预拌混凝土；
将预拌混凝土用修复外加剂与所述预拌混凝土混合，即得所述快硬早强混凝土。
可选地，所述预拌混凝土为C40预拌混凝土。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明实施例提供的预拌混凝土用修复外加剂由10-30重量份的缓凝剂，40-70重量份的早强剂，1-5重量份的分散助剂组成，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的任一种或其组合；所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的任一种或其组合；所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的任一种或其组合。所述预拌混凝土用修复外加剂在调节预拌混凝土凝结时间的同时使预拌混凝土具有早强特性，在使用时加入预拌混凝土搅拌后立即浇筑密实，即可完成道路修复并在规定时间(4-6h)内开放交通(抗压强度必须大于等于28.0MPa)。
进一步地，本发明通过一定颗粒粒径(本发明要求0.3-0.5mm)的缓凝剂和一定颗粒粒径(本发明要求0.3-0.5mm)的早强剂在溶解速率和化学作用方面的相互协同，在调节了预拌混凝土的凝结时间(即将混凝土的凝结时间调整为适合于浇筑后快速凝结和硬化的要求)的同时，使预拌混凝土具有快速增进强度(达到超早强，即4-6h抗压强度大于等于28.0MPa)的特性，从而能够满足现阶段城市道路的修复需求。
附图说明
图1为本发明实施例中预拌混凝土用修复外加剂的工艺流程图；
图2为本发明实施例中快硬早强混凝土的工艺流程图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术中采用预拌混凝土作为城市道路修复材料，存在坍落度保持性不满足运输和等待要求，浇筑后凝结、硬化慢，强度发展更是远不能满足快速开放交通要求等问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种预拌混凝土用修复外加剂，所述预拌混凝土用修复外加剂由10-30重量份的缓凝剂，40-70重量份的早强剂，1-5重量份的分散助剂组成，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的任一种或其组合；所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的任一种或其组合；所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的任一种或其组合。所述预拌混凝土用修复外加剂在调节预拌混凝土凝结时间的同时使预拌混凝土具有早强特性，在使用时加入预拌混凝土搅拌后立即浇筑密实，即可完成道路修复并在规定时间(4-6h)内开放交通(抗压强度必须大于等于28.0MPa)。
另外，本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土，所述快硬早强混凝土包括预拌混凝土及本发明实施例所述的预拌混凝土用修复外加剂，所述快硬早强混凝土具有超早强的特点，可满足快速开放交通要求。
另外，本发明实施例还提供预拌混凝土用修复外加剂的制备方法，所述制备方法用于制备本发明实施例所述的预拌混凝土用修复外加剂，所述制备方法简单易行，生产成本低，得到的预拌混凝土用修复外加剂具有理想的调节凝结时间作用和优异的快硬早强效果，能够更好地应用于预拌混凝土中。
另外，本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土的制备方法，通过在制备混凝土时，在预拌混凝土中加入本发明实施例所述的预拌混凝土用修复外加剂即可得到所述快硬早强混凝土，使用时将所述快硬早强混凝土立即浇筑密实即可完成道路修复并在规定时间内开放交通。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明实施例中所述预拌混凝土用修复外加剂及快硬早强混凝土在制备过程中所使用的原材料、设备等皆为市售品，皆可于市场购得。
本发明实施例提供一种预拌混凝土用修复外加剂，所述预拌混凝土用修复外加剂由以下组分组成：
10-30重量份的缓凝剂，40-70重量份的早强剂，1-5重量份的分散助剂；
其中，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的任一种或其组合；
所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的任一种或其组合；
所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的任一种或其组合。
需要说明的是，本发明将缓凝剂、早强剂进行有机组合，使掺加这种复合外加剂的混凝土在搅拌+浇筑+密实的过程(20-45min)中，缓凝剂通过吸附、沉淀物和络合物的覆盖作用阻止水泥颗粒表面的水化，也阻止早强剂中硫酸铝和/或偏铝酸钠中离子的溶出，抑制早强剂的促凝早强作用。等到20-45min后，缓凝剂的缓凝作用开始减弱，早强剂组分硫酸铝和/或偏铝酸钠中有少量铝酸根离子、钠离子和硫酸根离子溶出，等这些离子的浓度达到钙矾石的沉淀和析晶浓度时，水泥颗粒间的液相内开始大量出现结晶体，混凝土迅速凝结、硬化和产生强度。而分散助剂的作用在于，将这种修复用外加剂(固体颗粒)添加到混凝土拌合物中时，由于混凝土拌合物粘度较高，固体颗粒很难均匀分散到水泥浆体中，分散助剂具有较好的润湿和分散性，能够使水泥浆体的粘度减小，加快缓凝剂和早强剂颗粒向浆体内部均匀分散。也即，所述预拌混凝土用修复外加剂在调节预拌混凝土凝结时间的同时使预拌混凝土具有早强特性，在使用时加入预拌混凝土搅拌后立即浇筑密实，即可完成道路修复并在规定时间(4-6h)内开放交通(抗压强度必须大于等于28.0MPa)。
在一些实施例中，所述缓凝剂的粒径为0.3-0.5mm；所述早强剂的粒径为0.3-0.5mm。所述缓凝剂和早强剂在0.3-0.5mm的范围内，有利于二者在溶剂速率和化学作用方面能够更好的发挥协同作用，在调节预拌混凝土的凝结时间的同时，使预拌混凝土具有快速增进强度的特性，从而能够满足现阶段城市道路的修复需求。可以理解的，上述所述“粒径”即为直径。
请参考图1，图1为本发明实施例中预拌混凝土用修复外加剂的工艺流程图。本发明实施例还提供一种预拌混凝土用修复外加剂的制备方法，所述制备方法用于制备本发明实施例所述的预拌混凝土用修复外加剂，所述制备方法包括以下步骤。
S101，按配方分别称取缓凝剂和早强剂并混合，得到混合物A。
具体的，在一些实施例中，按配方分别称取缓凝剂和早强剂在80-120r/min下搅拌3-8min混合均匀，得到混合物A。
S102，按配方称取分散助剂并与所述混合物A混合，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
具体的，在一些实施例中，按配方称取分散助剂并与所述混合物A在80-120r/min下搅拌5-10min混合均匀，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土，所述快硬早强混凝土包括预拌混凝土及本发明实施例所述的预拌混凝土用修复外加剂。
在一些实施例中，所述快硬早强混凝土中所述预拌混凝土用修复外加剂的质量百分含量为1wt％至3wt％，例如1wt％、2wt％、3wt％等，上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此不再一一赘述。
另外，请参考图2，图2为本发明实施例中快硬早强混凝土的工艺流程图。本发明实施例还提供一种快硬早强混凝土的制备方法，所述制备方法用于制备本发明实施例所述的快硬早强混凝土，所述制备方法包括以下步骤。
S201，准备预拌混凝土。
S202，将预拌混凝土用修复外加剂与所述预拌混凝土混合，即得所述快硬早强混凝土。
在一些实施例中，所述预拌混凝土为C40预拌混凝土。需要说明的是，所述C40表示混凝土的强度等级为C40，即非数理统计情况下46MPa≤fcu,28d(混凝土标准立方体28d抗压强度)。通过选用C40预拌混凝土不仅满足了修复后的混凝土工程的开放交通要求(达到超早强，即4-6h抗压强度大于等于28.0MPa)和28d强度(抗压强度大于等于40.0MPa)要求，而且不至于造成材料强度的浪费，节约了成本。
下面通过实施例1至实施例4具体说明本发明实施例提供的预拌混凝土用修复外加剂及其制备方法、包括该预拌混凝土用修复外加剂的快硬早强混凝土及其制备方法。
实施例1
1.预拌混凝土用修复外加剂A及其制备
(1)配方
本实施例中预拌混凝土用修复外加剂A由以下组分组成：
缓凝剂：20重量份的酒石酸钠(粒径为0.3mm)；
早强剂：55重量份的偏铝酸钠(粒径为0.5mm)；和
分散助剂：2重量份的十二烷基苯磺酸钠。
(2)制备方法
步骤1，按配方分别称取20重量的份酒石酸钠(粒径为0.3mm)，55重量份的偏铝酸钠(粒径为0.5mm)，于100r/min下搅拌5min混合均匀，得到混合物A；
步骤2，按配方称取2重量份的十二烷基苯磺酸钠，与混合物A混合，于100r/min下搅拌8min混合均匀，得到预拌混凝土用修复外加剂A。
2.快硬早强混凝土A及其制备
(1)配方
本实施例中快硬早强混凝土A包括：C40预拌混凝土、1wt％质量百分含量的预拌混凝土用修复外加剂A。
(2)制备方法
将预拌混凝土用修复外加剂A以1wt％质量百分含量掺入C40预拌混凝土中混合均匀，即得快硬早强混凝土A。
实施例2
1.预拌混凝土用修复外加剂B及其制备
(1)配方
本实施例中预拌混凝土用修复外加剂B由以下组分组成：
缓凝剂：10重量份的柠檬酸钠(粒径为0.5mm)；
早强剂：70重量份的硫酸铝(粒径为0.3mm)；和
分散助剂：1重量份的醇醚磷酸酯钠。
(2)制备方法
步骤1，按配方分别称取10重量份的柠檬酸钠(粒径为0.5mm)，70重量份的硫酸铝(粒径为0.3mm)，于80r/min下搅拌3min混合均匀，得到混合物A；
步骤2，按配方称取1重量份的醇醚磷酸酯钠，与混合物A混合，于80r/min下搅拌10min混合均匀，得到预拌混凝土用修复外加剂B。
2.快硬早强混凝土B及其制备
(1)配方
本实施例中快硬早强混凝土B包括：C40预拌混凝土、3wt％质量百分含量的预拌混凝土用修复外加剂B。
(2)制备方法
将预拌混凝土用修复外加剂B以3wt％质量百分含量掺入C40预拌混凝土中混合均匀，即得快硬早强混凝土B。
实施例3
1.预拌混凝土用修复外加剂C及其制备
(1)配方
本实施例中预拌混凝土用修复外加剂C由以下组分组成：
30重量份的缓凝剂：由重量百分比为50wt％的酒石酸钠(粒径为0.3mm)和重量百分比为50wt％的柠檬酸钠(粒径为0.4mm)组成；
40重量份的早强剂：由重量百分比为40wt％的硫酸铝(粒径为0.5mm)和重量百分比为60wt％的偏铝酸钠(粒径为0.5mm)组成；和
5重量份的分散助剂：由重量百分比为70wt％的十二烷基苯磺酸钠和重量百分比为30wt％的醇醚磷酸酯钾组成。
(2)制备方法
步骤1，按配方分别称取共计30重量份的酒石酸钠和柠檬酸钠(其中，酒石酸钠和柠檬酸钠重量百分比都为50wt％)、共计40重量份的硫酸铝和偏铝酸钠(其中，硫酸铝的重量百分比为40wt％，偏铝酸钠的重量百分比60wt％)，于120r/min下搅拌8min混合均匀，得到混合物A；
步骤2，按配方称取共计5重量份的十二烷基苯磺酸钠和醇醚磷酸酯钾(其中，十二烷基苯磺酸钠的重量百分比70wt％，醇醚磷酸酯钾的重量百分比30wt％)，与混合物A混合，于120r/min下搅拌5min混合均匀，得到预拌混凝土用修复外加剂C。
2.快硬早强混凝土C及其制备
(1)配方
本实施例中快硬早强混凝土C包括：C40预拌混凝土、2wt％质量百分含量的预拌混凝土用修复外加剂C。
(2)制备方法
将预拌混凝土用修复外加剂C以2wt％质量百分含量掺入C40预拌混凝土中混合均匀，即得快硬早强混凝土C。
实施例4
1.预拌混凝土用修复外加剂D及其制备
(1)配方
本实施例中预拌混凝土用修复外加剂D由以下组分组成：
缓凝剂：30重量份的柠檬酸钠(粒径为0.5mm)；
早强剂：60重量份的偏铝酸钠(粒径为0.4mm)；和
3重量份的分散助剂：由重量百分比为60wt％的十二烷基苯磺酸钠和重量百分比为40wt％醇醚磷酸酯钠组成。
(2)制备方法
步骤1，按配方分别称取30重量份的柠檬酸钠，60重量份的偏铝酸钠，于90r/min下搅拌4min混合均匀，得到混合物A；
步骤2，按配方称取共计3重量份的十二烷基苯磺酸钠和醇醚磷酸酯钠(其中，十二烷基苯磺酸钠的重量百分比为60wt％，醇醚磷酸酯钠的重量百分比为40wt％)，与混合物A混合，于90r/min下搅拌9min混合均匀，得到预拌混凝土用修复外加剂D。
2.快硬早强混凝土D及其制备
(1)配方
本实施例中快硬早强混凝土D包括：C40预拌混凝土、2wt％质量分数的预拌混凝土用修复外加剂D。
(2)制备方法
将预拌混凝土用修复外加剂D以2wt％质量分数掺入C40预拌混凝土中混合均匀，即得快硬早强混凝土D。
对比例1
1.市场上购得的早强剂
硫酸钠系早强剂。
2.常规修复混凝土的制备
将硫酸钠系早强剂以3.0wt％质量分数掺入C40预拌混凝土中混合均匀，即得常规修复混凝土。
混凝土性能测试
将实施例1至实施例4、对比例1所制备得到的混凝土按照《GB/T 50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行终凝时间、抗压强度测试。测试结果请见表1。
表1实施例1至实施例4、对比例1测试结果
从表1可以看出，本发明实施例1至实施例4提供的快硬早强混凝土，4h或6h抗压强度能达到28.0MPa以上，满足开放交通的要求，1d抗压强度能达到基准混凝土标准养护28d强度的60％以上，也即在满足预拌混凝土运输要求的同时，也满足了城市道路修复对于快硬、早强和快速开放交通的需求。而将市场上的早强剂掺入C40预拌混凝土中混合均匀后得到的常规修复混凝土，终凝时间为135min，且4h或6h抗压强度为0MPa，1d抗压强度也只有13.5MPa，2d抗压强度26.5MPa，也即修复2d后才能开放交通，满足不了城市道路修复对于快硬、早强和快速开放交通的需求。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种预拌混凝土用修复外加剂，其特征在于，所述预拌混凝土用修复外加剂由以下组分组成：
10-30重量份的缓凝剂，40-70重量份的早强剂，1-5重量份的分散助剂；
其中，所述缓凝剂选自柠檬酸钠、酒石酸钠中的任一种或其组合；
所述早强剂选自硫酸铝、偏铝酸钠中的任一种或其组合；
所述分散助剂选自十二烷基苯磺酸钠、醇醚磷酸酯钠、醇醚磷酸酯钾中的任一种或其组合。
2.根据权利要求1所述的预拌混凝土用修复外加剂，其特征在于，所述缓凝剂的粒径为0.3-0.5mm，所述早强剂的粒径为0.3-0.5mm。
3.一种快硬早强混凝土，其特征在于，所述快硬早强混凝土包括预拌混凝土及权利要求1至2任一项所述的预拌混凝土用修复外加剂。
4.如权利要求3所述的快硬早强混凝土，其特征在于，所述快硬早强混凝土中所述预拌混凝土用修复外加剂的质量百分含量为1wt％至3wt％。
5.一种预拌混凝土用修复外加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1或2所述的预拌混凝土用修复外加剂，所述制备方法包括：
按配方分别称取缓凝剂和早强剂并混合，得到混合物A；
按配方称取分散助剂并与所述混合物A混合，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
6.根据权利要求5所述的预拌混凝土用修复外加剂的制备方法，其特征在于，包括：
按配方分别称取缓凝剂和早强剂在80-120r/min下搅拌3-8min混合均匀，得到混合物A；
按配方称取分散助剂并与所述混合物A在80-120r/min下搅拌5-10min混合均匀，即得所述预拌混凝土用修复外加剂。
7.一种快硬早强混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求3或4所述的快硬早强混凝土，所述制备方法包括：
准备预拌混凝土；
将预拌混凝土用修复外加剂与所述预拌混凝土混合，即得所述快硬早强混凝土。
8.如权利要求7所述的快硬早强混凝土的制备方法，其特征在于，所述预拌混凝土为C40预拌混凝土。
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