CN1473786A - 水泥混凝土彩色外加剂及含有该外加剂的彩色钢纤维砼 - Google Patents

Abstract

水泥混凝土彩色外加剂及含有该外加剂的彩色钢纤维砼。外加剂由着色剂、分散剂、复合型早强高效减水剂及膨胀剂组成；具体以铁黑和碳黑为着色剂、以六偏磷酸钠或三聚磷酸钠为分散剂，膨胀剂主要成份为硫酸钾铝。本发明作为水泥混凝土的外加剂可以显著改变水泥混凝土的颜色，改善水泥混凝土的性能，用于高速公路中沥青桥面的桥梁伸缩缝，通过减少桥面与桥梁伸缩缝之间在颜色上的差异，有效地提高行车安全性。

Description

水泥混凝土彩色外加剂及含有该外加剂的彩色钢纤维砼

技术领域：

本发明涉及水泥混凝土。

背景技术：

随着日益增长的交通量，车辆大型化及重载、超载车的比例不断增加，交通对路面的使用性能要求越来越高，特别是对道路交通安全、舒适性和环境保护的期望值更高。因此，道路的路面必须具备优良的抗滑性、更好的耐久性，以及低噪声，并且在潮湿的状态下没有水雾、没有眩光。在众多结构类型的路面中，沥青混凝土路面因具有较多的优良的路用性能正逐渐被接受，并已成为高等级公路工程中崭新的结构形式。但其耐久性能较差仍然是一个技术难题，尤其是在桥梁伸缩缝上的使用。在桥梁伸缩缝中使用的混凝土，在耐久性方面必须具备这样的条件：1、抗压、抗折强度高；2、耐冲击；3、耐磨；4、韧性强；5、抗裂、抗爆。显然沥青混凝土不具备上述条件。

交通部“八五”攻关项目，采用钢纤维水泥混凝土技术解决了伸缩缝中使用的混凝土耐久性方面的技术难题。但是同时却带来了安全隐患。伸缩缝的安装是在已铺好的沥青混凝土桥面伸缩缝处切割、开挖、装伸缩缝，然后用钢纤维混凝土浇注成型。如此一来，沥青混凝土的“黑”与钢纤维水泥混凝土的“白”形成了较大的反差，如同路段上的一段段“拉锁”。给行驶车辆的驾驶员造成视觉错误，极易造成交通安全事故。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术中的不足之处，提供一种水泥混凝土彩色外加剂及含有该外加剂的彩色钢纤维砼。将这种彩色水泥混凝土应用在桥梁伸缩缝上，使沥青桥面在桥梁伸缩缝处没有色差，提高行车安全性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的特点在于水泥混凝土彩色外加剂的原料包括：

着色剂、分散剂、复合型早强高效减水剂及膨胀剂；其中，

着色剂为铁黑和碳黑；

分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠；

膨胀剂主要成份为硫酸钾铝。

本发明中，含有以上彩色外加剂的彩色钢纤维砼的特点是在包括有水泥、黄砂、石料和钢纤维按常规配比所成的物料中，加入彩色外加剂，所述彩色外加剂的用量是水泥用量的8％-15％。

本发明中水泥混凝土彩色外加剂是无机化合物和有机化合物复合而成的功能型复合材料，是由功能体(提供物理性能的基本组成单元)和基体组成。其中：

一、着色剂：

混凝土的颜色在很大程度上受水泥颜色的支配，除特殊装饰工艺外，骨料颜色的影响是很小的。使用着色剂对水泥进行着色。着色剂的作用是以不溶于水或溶于介质的有色微粒子状的无机或有机化合物，混合到展色材上，在涂膜或成型物上使之形成一定的色彩。从原理上讲，彩色混凝土所产生的色彩是由于极微小的颜料颗粒对可见光的吸收的结果。本发明中，着色剂应具备以下性质：

1、不应有明显损害水泥的性能。着色剂会不同程度地影响水泥的性质(凝结、硬化、收缩等)，有时是着色剂的材质起作用，有时则是着色剂中的杂质起作用。

2、色彩浓。着色剂对水泥性质的影响随掺入量的增加而增大，因此，掺入量小而效果大，这就要求色彩浓厚。

3、颗粒细。着色剂中颗粒的细度根据其种类和制造方法的不同而不同。由于颗粒细度与表面积有关，颗粒愈细，则着色力愈强，着色力与粒径的平方成反比。即当粒径减至一半时，则同一着色所需要的着色剂为四分之一。

4、对水的分散性好。着色剂中可分为易溶于水(亲水性)和难溶于水(疏水性)两种，后者在搅拌时易于水泥分离使着色不均匀。另外，着色剂颗粒生成团块使着色力降低。这时有必要使用亲水性表面活性分散剂。

5、耐碱性强。因水泥水化时生成大量氢氧化钙，含于砼中的水呈强减性，所以，着色剂中的颜料耐碱性不强就易被分解变色。

6、耐光性、耐大气腐蚀性。因混凝土常年经受太阳光、雨、雪等的侵蚀作用，着色剂中的颜料容易分解变色，所以要求颜料有较强的耐光性和耐大气腐蚀性。

7、不含杂质。杂质的混入可能会损害水泥的性能，助长发生粉化。

8、价格低廉。

作为着色剂，铁黑为合成的水溶性氧化铁颜料。主要功能是遮盖被覆物，并涂抹成黑色。碳黑是由石油、天然气等碳氢化合物经高温不完全燃烧而生成高含碳粉状物。它是由正六面型网状平面的层面构成。层面与层面之间连接成一个结合体，并通过范德华引力产生相互凝聚的倾向，其层面边缘上的氢原子、不配对电子和含氧基团的化学活性很大，可以与其它物质发生物理吸附和化学结合反应。不仅可增加水泥混凝土的颜色，而且还可增加混凝土的耐磨性和抗滑性能。

二、分散剂：

作为分散剂的六偏磷酸钠对着色颜料起到很好的分散作用。

三、复合型早强高效减水剂：

本发明中包括有萘磺酸钠甲醛高缩合物、增强剂和催化剂的复合型早强高效减水剂对水泥混凝土的作用机理有三个方面：分散减水作用、化学——力学作用，以及对水泥初期水化的抑制作用。主要利用的是其分散减水的作用机理。因将水泥、着色剂、粗、细集料加水搅拌后，仍有一些絮凝状结构包裹着很多拌和水，从而降低了新拌砼的和易性，施工中为了保持所需的和易性，就必须相应增加拌和用水量。而用水量的增加会形成过多的孔隙，从而严重影响硬化水泥混凝土的物理化学性能，导致混凝土的耐久性下降，防水、抗渗性能减弱。掺加复合型早强高效减水剂之后，由于表面活性剂的定向吸附作用，使水泥胶粒表面上带有相同符号的电荷，在同性相斥的作用力下，不但使水泥、着色剂——水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且能使水泥着色剂在加水初期所形成的絮状结构分散解体，从而将絮状凝聚体内的游离水释放出来，达到减水目的，从而提高混凝土的耐久性。

本发明采用复合型早强高效减水剂，其早强和增强效果显著，减水效果明显，塑化功能好，能改善新拌混凝土的和易性，对水泥适应性良好，对钢筋无锈蚀作用，对混凝土干缩无不良影响，能显著提高混凝土的耐久性。经检验完全符合《混凝土外加剂》GB8076-1997合格品标准。

四、膨胀剂：

膨胀剂主要功能是补偿水泥混凝土收缩、防止水泥混凝土产生裂缝，提高抗裂性和抗渗性。由于水泥砼在湿养护中体积稍有膨胀，湿养护结束后，就开始收缩，若收缩值大于混凝土的极限延伸值时，则将造成混凝土的开裂。经检验，完全符合《混凝土膨胀剂》JC476-2001标准。

本发明中的水泥混凝土彩色外加剂因具备如下优点，适于各种彩色砂浆、各种彩色钢筋砼制品或砼制品工程，尤其适于沥青桥面的桥梁伸缩缝。

1、显著改变水泥混凝土的颜色。

2、减水效果明显，减水率大，显著改变水泥混凝土的和易性。

3、减泌效果显著，减少泌水，改善水泥砼的易和性。

4、增强效果显著，可以不同程度提高水泥砼各龄期强度。

5、补偿收缩效果明显，显著改善水泥砼的抗裂性。

6、防水抗渗效果显著，可大大提高水泥砼防水抗渗性能。

本发明彩色钢纤维砼在桥梁伸缩缝中的验证：

混凝土类型	每立方原材料用量(千克/立方米)							实测坍落度mm	抗压组数	抗折组数	抗压强度MPa	抗折强度MPa	限制膨胀率*104
														水	水泥	黄砂	碎石	钢纤维	膨胀剂	彩色外加剂	28天空气中
	基准钢纤维砼	190	500	757	925	156	50						0									20	20	10	56.  5	8.83	1.21
彩色钢纤维砼								190	500	757	925	156		0	75	40	20	10	65.3	9.86	1.32

具体实施方式：

具体实施中，水泥混凝土彩色外加剂中的各成份重量份数配比为：

铁黑100g、碳黑30-60g、六偏磷酸钠0.4-0.8g、复合型早强高效减水剂4.0-9.0g、膨胀剂40-50g。

可以具体为：铁黑100、碳黑50、六偏磷酸钠0.75、复合型早强高效减水剂8.5、膨胀剂42.5。

其中，复合型早强减少剂为市售产品，其配料包括：β——萘磺酸钠甲醛高缩合物和增强剂。其中，增强剂为硫酸钠。以工业萘为原料，单体经浓硫酸磺化，在萘环β位上磺化，然后以甲醛为催化剂，将磺化单体缩合为一定聚合度大分子。具体配比为：β——萘磺酸钠甲醛高缩合物∶硫酸钠＝95∶5。

膨胀剂主要成份为硫酸钾铝，具体为硫酸钾铝和无水石膏。

分散剂也可以是三聚磷酸钠，但该产品的市售价格较高。

采用525#普通硅盐水泥、碎石(粒径5-20mm连续级配)、黄砂为中砂。

将水泥、黄砂、石料和钢纤维按常规配比配方，在所成的物料中，加入彩色外加剂，彩色外加剂的用量是水泥用量的8％-15％，常规为12％。

如：在每立方彩色钢纤维砼中含有(千克/立方米)：水泥500、黄砂757、碎石925、钢纤维156、水190，彩色外加剂60。

制备工艺如下：

将铁黑、碳黑、六偏磷酸钠、复合型早强高效减水剂及膨胀剂按要求的量进行计量，配料——搅拌——球磨——过筛——计量——打包——成品——入库。

使用方法：

1、根据工程设计和对水泥混凝土的技术指标要求，以及混凝土颜色的深浅，确定所用产品的掺入量。

2、工程现场使用该产品，应与砂、石、水泥等一次投入，干拌2分钟，然后加水搅拌，比不掺外加剂延长搅拌时间1-3分钟。

3、商品砼根据设计配合比，可采用泵抽或人工加料的方法。

4、为适应气温和使用方法的变化，可通过设计配合比所确定掺入量，微调节器±10％左右，以满足混凝土技术的要求和工作性。

5、浇注时一定要按施工规范操作，必须强调振捣均和密实。

6、在与其它外加剂合用时，应先检验其兼容性。

7、必须按规范要求加强养护工作。

本发明产品试用于京福高速公路——合徐南段、连霍高速公路——安徽段、沪蓉高速公路——合安段等桥梁伸缩缝钢纤维混凝土中，均取得了较好的社会效益和经济效益。

Claims (5)

1、水泥混凝土彩色外加剂，其特征是原料包括：

着色剂、分散剂、复合型早强高效减水剂及膨胀剂；其中，

着色剂为铁黑和碳黑；

分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠；

膨胀剂主要成份为硫酸钾铝。

2、根据权利要求1所述的水泥混凝土彩色外加剂，其特征是所述各成份重量份数配比为：

铁黑100g          碳黑30-60g     六偏磷酸钠0.4-0.8g

复合型早强高效减水剂4.0-9.0g      膨胀剂40-50g。

3、一种含有权利要求1所述彩色外加剂的彩色钢纤维砼，其特征在包括有水泥、黄砂、石料和钢纤维按常规配比所成的物料中，加入彩色外加剂，所述彩色外加剂的用量是水泥用量的8％-15％。

4、根据权利要求3所述的彩色钢纤维砼，其特征是在每立方彩色钢纤维砼中含有(千克/立方米)：水泥500、黄砂757、石料925、钢纤维156、水190和彩色外加剂60。

5、根据权利要求3或4所述的彩色钢纤维砼，其特征是所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述石料为粒径在5-20mm的碎石。