CN108751784B - 一种预拌透水混凝土专用增强剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预拌透水混凝土专用增强剂及其制备方法。本发明所述预拌透水混凝土专用增强剂原料的质量分数配比为：抗裂组份40‑45％，抗折组份20‑25％，增稠组份2‑4％，胶粘组份19‑24％，减水组份10‑15％。本发明的预拌透水混凝土专用增强剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料质量的2‑3％。该增强剂不仅能够有效防止透水混凝土的后期收缩和降低应力开裂，而且能够显著提高透水混凝土的抗折性能和抗冻性，保障了透水混凝土路面的力学性能和耐久性；同时增强了透水混凝土的保水性和保坍性，使其能满足预拌透水混凝土的施工要求。有利于配制预拌中高强透水混凝土。

Description

一种预拌透水混凝土专用增强剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料的辅助剂类领域，具体涉及一种用于预拌透水混凝土的增强剂及其制备方法。

背景技术

随着“海绵城市”建设的兴起，采用透水混凝土外加剂制成的透水混凝土具有良好的抗压强度和良好的透水性，很好的解决了城市的环保，提升了城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。现有的透水混凝土技术因石子骨料之间的孔隙导致混凝土的结构发生了变化，后期易发生收缩断裂，同时透水混凝土的抗折强度不够，也容易发生断裂，从而影响了混凝土的力学性能和持久性。另一方面，普通透水混凝土的施工效率低下，骨料之间拌和不均匀，生产时粉尘和噪音污染大，且搅拌站生产不方便等因素，严重制约着透水混凝土的发展，因此，开发一种既能解决透水混凝土易收缩断裂，还可以进行预拌生产的外加剂是目前亟待解决的问题。

中国专利CN107098637A公开了一种新型生态透水混凝土材料及其制备方法，该专利所述的由该外加剂制成的透水混凝土具有高强度，高透水系数和孔隙率可调控，但该专利所述的外加剂，不能解决透水混凝土硬化过程中的收缩，从而影响透水混凝土的弯拉强度。

中国专利CN105110676A公开了一种高强透水混凝土外加剂的制备，该专利所述的由该外加剂制成的高强透水混凝土，具有良好的透水性和透气性，但该专利所述的外加剂，不能提高混凝土的抗折性能，从而降低路面的持久性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种预拌透水混凝土专用增强剂，在满足预拌透水混凝土施工性能要求的同时，防止透水混凝土后期收缩，且能够显著提高透水混凝土抗折强度和抗冻性，同时增加其保水性，保障了透水路面的力学性能和耐久性。并且混凝土的透水性和强度均达到良好效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，由以下质量百分比的原料制成：

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠通过硅烷偶联剂交联而成，所述硅烷偶联剂可以是A151、A171或A172。

胶粘组分中白炭黑为多孔，且比表面积大，在透水混凝土中形成多孔结构，木质素磺酸钠为亲水高分子，而且具有缓凝作用。通过硅烷交联，形成多孔稳定的颗粒，而且由于木质素磺酸钠的缓凝作用，在颗粒吸附水泥后，延长了吸附水泥处的凝固时间，从而与其他混凝土结构存在不同的缓凝速度，在水泥收缩的过程中继续保持了其多孔结构的透水性，且颗粒吸附水泥后，形成的是带孔的胶体颗粒，填充透水混凝土结构，改善胶材与骨料间的界面性能，使混凝土形成一种均匀的整体，提高了透水混凝土的抗冲耐磨性能、抗裂性能和整体强度。

胶粘组份比表面积大，表面吸附能力强，水化反应越充分，组份因吸收水分处于膨胀状态，进一步提高了透水混凝土的抗裂性能。

本发明所述的增强剂能够补偿透水混凝土材料硬化过程中的收缩，防止因材料本身的收缩特性造成的断裂，而且还能够降低混凝土的应力开裂，并且增强了其弯拉强度，同时具有一定的保水性和保坍功能，从而使水泥的水化反应逐步平稳的进行。

所述胶粘组份中白炭黑与木质素磺酸钠按3-5：2的质量比进行硅烷偶联，优选为5：2。

进一步的，所述抗裂组份为氧化镁膨胀剂、钙-镁复合膨胀剂、钙质高性能膨胀剂中的一种或几种。所述膨胀剂水中7d限制膨胀率≥0.035％，限制膨胀率影响产品的释放膨胀能，对混凝土结构有害裂缝的产生有着重要影响。

进一步的，所述抗折组份为纳米CaCO3、聚丙烯纤维、纳米SiO2中的一种或几种。

进一步的，所述增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，丝瓜络的多孔疏松结构可以增加混凝土的透水性能，且丝瓜络可以吸附金属离子、碳酸根离子以及一些固体小颗粒形成多孔胶体状物质，在一定程度上增加了混凝土的粘稠度，而且丝瓜络还可增强混凝土的抗菌性能，且羧甲基纤维素在起到增稠作用的同时还可有胶体保护作用，吸附在丝瓜络的多孔胶体状物质表面，限制胶体的大小，防止其胶体颗粒太大影响混凝土的透水性能，且形成的胶体可填充水泥石结构，起到增强混凝土强度的作用。

进一步的，所述减水组份为聚羧酸减水剂粉剂、萘系减水剂粉剂中的一种。

进一步的，所述增强剂在预拌透水混凝土中的用量为胶凝材料质量的2-3％。

一种预拌透水混凝土专用增强剂的制备方法，其特征在于，包括以下过程：

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；

(2)、向步骤(1)混合物中加入增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、加入的抗裂组份，可以起到补偿材料硬化过程中的收缩，使水泥水化平稳进行，防止透水混凝土收缩断裂和降低透水混凝土的应力开裂，提高透水混凝土的抗裂能力。

2、白炭黑和木质素磺酸钠硅烷偶联后，由于白炭黑吸附水泥石，形成多孔胶体状，且木质素磺酸钠具有缓凝作用，在白炭黑吸附水泥后，延长了吸附水泥处的凝固时间，从而与其他混凝土结构存在不同的缓凝速度，在水泥收缩的过程中能够延缓预拌透水混凝土的坍落度损失，保持其流动性、透水性，且多孔胶体填充水泥石结构，改善胶材与骨料间的界面性能，使混凝土形成一种均匀的整体，提高了透水混凝土的抗冲耐磨性能、抗裂性能和整体强度。

3、加入的抗折组份，可以极大的提高透水混凝土的抗折能力，改善混凝土的韧性，增强了其弯拉强度，同时大大提高了透水混凝土的抗冻融性，使透水混凝土在天气恶劣的环境下仍然具有较好的工作性能，减少了工程的维护成本，从而延长透水混凝土的使用寿命。

4、加入丝瓜络，利用其吸附能力增强混凝土的透水性，增加了混凝土的粘稠度，且能起到抗菌的作用，与羧甲基纤维素配合使用，在不影响混凝土的透水性能的同时，增强了混凝土的强度。

5、本发明的增强剂能够有效解决骨料拌和不均匀，同时解决了生产时的粉尘和噪音污染，大大提高了施工效率，可大方量生产。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按3：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按19：42：22质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按3：14的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。其中减水组份为萘系减水剂粉剂，抗折组份为聚丙烯纤维，抗裂组份为钙质高性能膨胀剂，所述膨胀剂水中7d限制膨胀率为0.035％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合，按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.8％。

实施例2：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按4：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按19：42：22质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按3：14的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为萘系减水剂粉剂，抗折组份为纳米CaCO3，抗裂组份为氧化镁膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.047％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.7％。

实施例3：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按5：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按19：42：22质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按3：14的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为聚羧酸减水剂粉剂，抗折组份为纳米SiO2，抗裂组份为氧化镁膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.056％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，所述羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.5％。

实施例4：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按5：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按24：42：23质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按4：15的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为聚羧酸减水剂粉剂，抗折组份为纳米CaCO3和纳米SiO2，抗裂组份为钙-镁复合膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.037％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.3％。

实施例5：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按7：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按24：42：23质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按4：15的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为聚羧酸减水剂粉剂，抗折组份为纳米SiO2，抗裂组份为氧化镁膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.053％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.4％。

实施例6：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按7：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按24：42：23质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按4：15的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为聚羧酸减水剂粉剂，抗折组份为聚丙烯纤维，抗裂组份为氧化镁膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.036％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按1：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.4％。

实施例7：

一种预拌透水混凝土专用增强剂，主要由以下质量百分比的原料组成

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠按5：2的质量比通过A151硅烷偶联剂交联而成。

(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份按24：42：23质量比加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入按4：15的质量比的增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料，得到一种预拌透水混凝土专用增强剂。减水组份为聚羧酸减水剂粉剂，抗折组份为纳米CaCO3和纳米SiO2，抗裂组份为钙-镁复合膨胀剂，所述膨胀剂的水中7d限制膨胀率为0.037％，增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络，羧甲基纤维素和丝瓜络按1：1的质量比混合。按C30透水混凝土施工配合比配制混凝土时，上述增强剂用量为胶凝材料质量的2.3％。

实施例8：

将以上实施例制备的增强剂按掺量加入到C30透水混凝土中，参照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》，分别测定其7d,28d抗压强度和抗折强度及其透水系数。

表一透水混凝土强度及透水系数检测结果

由表一可看出，实施例1-6中的抗压强度较空白例的均有大幅增长，7d抗压强度平均增加近31.5％、28d抗压强度平均增加近36.4％，28d抗折强度平均增加近26.6％，混凝土的透水系数平均提高了23.2％，实施例4和实施例7的数据相比，实施例5和实施例6的数据相比，说明羧甲基纤维素与丝瓜络按3：1的质量比混合效果更好，实施例1-4和实施例5相比，说明白炭黑和木质素磺酸钠按3-5：2的比例进行硅烷偶联制备的增强剂达到的增强混凝土性能的效果更高，更优的为白炭黑和木质素磺酸钠按5：2的比例进行硅烷偶联制备的增强剂达到的增强混凝土性能的效果更好，由此说明，本发明方法制备的预拌透水混凝土专用增强剂应用于透水混凝土中，增强了其透水功能，能显著提高透水混凝土的强度，并且增强了其弯拉强度，降低了混凝土的开裂风险。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：

所述的胶粘组分为白炭黑与木质素磺酸钠通过硅烷偶联剂交联而成。

2.如权利要求1所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述胶粘组份中白炭黑与木质素磺酸钠按3-5：2的质量比进行硅烷偶联。

3.如权利要求1所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述抗裂组份为氧化镁膨胀剂、钙-镁复合膨胀剂、钙质高性能膨胀剂中的一种或几种，所述膨胀剂水中7d限制膨胀率≥0.035％。

4.如权利要求1所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述抗折组份为纳米CaCO₃ 、聚丙烯纤维、纳米SiO₂ 中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述增稠组份为羧甲基纤维素和丝瓜络。

6.如权利要求5所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素和丝瓜络按3：1的质量比混合。

7.如权利要求1所述的一种预拌透水混凝土专用增强剂，其特征在于，所述减水组份为聚羧酸减水剂粉剂、萘系减水剂粉剂中的一种。

8.一种掺有如权利要求1所述的预拌透水混凝土专用增强剂的混凝土，其特征在于，所述增强剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料质量的2-3％。

9.权利要求1所述一种预拌透水混凝土专用增强剂的制备方法，其特征在于，包括以下过程：(1)、先将胶粘组份、抗裂组份、抗折组份加入混合搅拌机中，搅拌10-15min；(2)、向步骤(1)混合物中加入增稠组份，减水组份，继续搅拌15-20min后出料。