CN1238294C

CN1238294C - 混凝土减缩剂

Info

Publication number: CN1238294C
Application number: CN 200410013787
Authority: CN
Inventors: 马新伟; 曹立新; 李家和
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: CN1583648A

Abstract

混凝土减缩剂，它涉及一种混凝土添加剂。本发明由下述组分按照重量百分比混合而成：聚乙烯醇类化合物35～45%、脂肪族乙二醇醚45～55%、氢氧化烷基胺5～15%，其中聚乙烯醇类化合物的结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚的结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺的结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。本发明可以有效降低混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩；对干燥收缩和自收缩同样有效，适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和所有混合水泥及特种水泥。本发明组合简单、性能可靠、适用范围广、不受环境限制、生产成本低、对不同的酸碱度、温度和湿度环境都能起到减缩作用。

Description

混凝土减缩剂

技术领域：

本发明涉及一种混凝土添加剂，具体涉及一种混凝土减缩剂。

背景技术：

我们知道，目前混凝土(水泥+砂子+石子+水+外加剂)的早期开裂是混凝土工程中最常见的质量事故，开裂的原因归根结底是混凝土的收缩。从收缩产生的机理不同可分为干燥收缩和自收缩。干燥收缩是指混凝土中的水分散失到空气中而产生的收缩；自收缩是指混凝土中的水分被水化反应所消耗而导致的混凝土内部自干燥所引起的收缩。不同类型收缩的共同点是内部水分含量的降低。当部分或全部的收缩变形受到限制时，在混凝土内部必然产生拉应力。当瞬间拉应力超过一定限度时，混凝土就将产生开裂。混凝土的开裂严重影响着混凝土渗透性能、耐久性能甚至结构性能。降低混凝土的收缩、减少和避免混凝土开裂对提高混凝土工程质量、延长混凝土结构的使用寿命具有重要意义。砂浆(水泥+砂子+水+外加剂)及水泥净浆(水泥+水+外加剂)存在同样的问题。从收缩产生的机理来看，有两种方法可以从根本上减少收缩的量：一种是减少混凝土中凝胶孔的含量，另一种是降低孔中液体的表面张力。凝胶孔的含量与水化产物的量成正比，在保证水化产物量的同时，孔是不可能减少的，因此减少收缩的唯一可行手段是降低水的表面张力。为防止混凝土开裂，国内长期使用膨胀剂，膨胀剂所产生的膨胀可以部分或全部补偿混凝土和砂浆的收缩，但膨胀剂对水泥的成分、环境温度、湿度及水泥的水化程度有较强的依赖性，例如膨胀剂发挥作用的条件之一是要与足够的水分发生反应。对水灰比较小的混凝土，混凝土内部自身水量有限。同时，由于结构密实外部水分难以进入混凝土内部。因此膨胀剂常常不能发挥作用，甚至加剧混凝土的开裂。混凝土减缩剂于1982年在日本问世，也于1985年在美国研制成功。到目前为止已发现数类物质能够减小混凝土的收缩，如醇类，常用的包括二醇、三醇及其同系物，但是此类物质沸点较低、易挥发，同时具有刺激性气味、燃点较低，在工程实际中使用很不方便；而分子量较大的醇类的聚合物，使用起来方便，但是要达到所需的减缩效果需要大剂量掺入混凝土，这样就无形中增加了混凝土的成本；另一类可作为减缩剂的物质是醚类，如：乙二醇醚、聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚等，这类物质在减缩效果上要好于醇类，但大部分醚易挥发且有刺激性气味，对操作人员的身体健康也十分不利；有资料记载的另一种减缩物质是烷醇胺，例如α、β-烷醇胺对减小混凝土砂浆及水泥净浆的收缩十分有效，但价格非常昂贵，大大增加了混凝土的成本，在工程中难以推广。另外，可溶性氨基树脂和脂肪酸盐制剂作为减缩剂也有少量报道。

发明内容：

本发明的目的是研制一种组合简单、性能可靠、适用范围广、不受环境限制、生产成本低、对不同的酸碱度、温度和湿度环境都能起到减缩作用的混凝土减缩剂。本发明的混凝土减缩剂由下述组分按照重量百分比混合而成：聚乙烯醇类化合物35～45％、脂肪族乙二醇醚45～55％、氢氧化烷基胺5～15％，其中聚乙烯醇类化合物的结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚的结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺的结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。本发明采用其中两种或三种的混合物做减缩剂，可以有效降低混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩；对干燥收缩和自收缩同样有效，适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和所有混合水泥及特种水泥。本发明还可以与常用的减水剂、早强剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂混合使用，对钢筋无腐蚀；加入减缩剂后，可使混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩降低60～80％。根据空白混凝土收缩值的大小，本发明所述混凝土减缩剂起作用的掺量范围为2～7％(占水重量比)，通常用量为3～5％，它可以有效地大幅减小水的表面张力。本发明相对于传统的膨胀剂来说，起作用的环境不受限制，对不同的酸碱度、温度和湿度环境都能起到减小收缩的作用，在保证使混凝土收缩减小60～80％前提下，相对于以前的醇类减缩剂，解决了掺量过大的问题，由过去的掺量8～10％，降低至3～5％；相对于其它类型的减缩剂，降低了生产成本，使其在工程中的应用更具可行性。同时针对同类产品挥发性强、对生产工人的健康不利的问题，在组方的选择上采取了相应的措施。对环境通过对相关物质进行技术分析和试验研究，确定了主要成分。掺量较高时，混凝土或砂浆的早期强度略有降低，但后期强度高于对比试件的强度。由于减缩剂本身是高效的表面活性剂，减缩剂的加入，可使混凝土的含气量明显降低；在加入引气剂时，引气剂的引气效果将不同程度地被削弱，因此在对含气量有要求的情况下，应依据试验来调整引气剂的含量。本发明组合简单、性能可靠、适用范围广、不受环境限制、生产成本低、对不同的酸碱度、温度和湿度环境都能起到减缩作用。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式由下述组分按照重量百分比混合而成：聚乙烯醇类化合物0～50％、脂肪族乙二醇醚0～60％、氢氧化烷基胺0～50％，其中聚乙烯醇类化合物的结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚的结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺的结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。

具体实施方式二：本实施方式由聚乙烯醇类化合物和脂肪族乙二醇醚两种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的40～50％，其结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的50～60％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10。

具体实施方式三：本实施方式由聚乙烯醇类化合物和脂肪族乙二醇醚两种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的45％，其结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的55％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10。本实施方式起减缩作用的掺量范围为5％(占水重量比)，加入减缩剂后，可使混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩降低60～80％。

具体实施方式四：本实施方式由脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺两种物质混合而成，其中脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的50～60％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的40～50％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。

具体实施方式五：本实施方式由脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺两种物质混合而成，其中脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的50％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R＝为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的50％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。本实施方式起减缩作用的掺量范围为7％(占水重量比)，加入减缩剂后，可使混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩降低60～80％。

具体实施方式六：本实施方式由聚乙烯醇类化合物、脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺三种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的35～45％，其结构式为-CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的45～55％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的5～15％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。

具体实施方式七：本实施方式由聚乙烯醇类化合物、脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺三种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的40％，其结构式为-CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的50％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的10％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。本发明起减缩作用的掺量范围为3％(占水重量比)，加入减缩剂后，可使混凝土、砂浆及水泥净浆的收缩降低70～80％。

Claims

1、混凝土减缩剂，其特征在于它由聚乙烯醇类化合物、脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺三种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的35～45％，其结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的45～55％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的5～15％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_{1～ 20}的烷基。

2、根据权利要求1所述的混凝土减缩剂，其特征在于它由聚乙烯醇类化合物、脂肪族乙二醇醚和氢氧化烷基胺三种物质混合而成，其中聚乙烯醇类化合物占组分总重量百分比的40％，其结构式为-(CH₂CHOH)_n-，式中n＝1700～2200；脂肪族乙二醇醚占组分总重量百分比的50％，其结构式为RO(CH₂CH₂O)_nH，式中R为C_1～20的烷基，n＝1～10；氢氧化烷基胺占组分总重量百分比的10％，其结构式为R₁-NH-R₂OH，式中R₁、R₂均为C_1～20的烷基。