CN101891414A

CN101891414A - 轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂

Info

Publication number: CN101891414A
Application number: CN2010102206161A
Authority: CN
Inventors: 钱亮; 钟建锋; 陈晓芳; 田晓霞; 李红辉
Original assignee: Guangdong Changda Highway Engineering Co Ltd
Current assignee: Guangdong Changda Highway Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2010-11-24

Abstract

本发明涉及一种轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂，它由聚羧酸系减水剂、葡萄糖酸钠、三帖皂苷、消泡剂BYK-024和纤维素醚与水均匀混合而成，各原料所占重量份为聚羧酸系减水剂40～50份，葡萄糖酸钠0.5～6份，三帖皂苷0.1～0.4份，BYK-024 0.05～0.2份，纤维素醚0.005～0.02份，水50～60份；采用该专用外加剂，轻骨料不容易上浮，不会对混凝土的工作性能造成很大的影响，而使坍落度损失增大；混凝土的工作性和匀质性均能得到很好地控制；采用该专用外加剂简化了轻骨料混凝土的生产工艺，生产效率提高，同时也提高了施工工作效率，取得了明显的经济效益和社会效益。

Description

轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂

技术领域

本发明涉及一种混凝土专用外加剂，特别涉及一种适用于轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂，属于建筑材料技术领域。

背景技术

随着我国建筑行业的快速发展以及基础设施建设的加速，轻骨料混凝土以其轻质、高强、保温、隔热、抗震、耐磨等功能特点，广泛应用于各类工程。

轻骨料混凝土就是利用轻质骨料制成的混凝土。轻质骨料分轻质粗骨料和轻质细骨料。轻质粗骨料主要有天然轻骨料(如浮石、凝灰岩、珍珠岩等)、人造轻骨料(如页岩陶粒、粘土陶粒等)、工业废料轻骨料(如炉渣、自然煤矸石、粉煤灰陶粒等)。轻质细骨料主要有轻砂、膨胀珍珠岩粉、自然煤矸石粉等。轻骨料混凝土具有自重轻的特点，所以发展轻骨料混凝土被认为是减轻结构自重，使混凝土向轻质、高强方向发展的主要途径。

由于轻骨料的密度较水泥砂浆小很多，配合比设计或施工控制不当的情况下轻骨料非常容易上浮至混凝土表层。而且轻骨料在施工过程中会从水泥浆体中吸收水分，造成混凝土工作性能变差，坍落度损失增大，匀质性也变差，导致桥面施工过程中作业面抹面工作效率降低，影响施工进度，造成经济损失。因此，轻骨料混凝土应用于桥梁结构和桥面铺装施工时控制好混凝土工作性和匀质性是轻骨料混凝土作为面层混凝土施工中的一个工程技术难题。

目前人们主要通过预湿轻骨料以减少轻骨料在施工中吸收拌合水，进而改善其工作性，但该方法对于混凝土的匀质性和保塑性能并无明显的改善。并且在实际施工过程中发现，轻骨料的预湿程度很难准确控制，由此带来混凝土强度波动。现有的普通外加剂主要是针对普通混凝土开发的，应用于轻骨料混凝土的效果并不好。

轻骨料混凝土以其轻质、高强、多功能的特点在大跨径结构、高层建筑、软土地基以及多震地区等工程中有着广泛的应用前景。由于轻骨料混凝土无论在组成、结构还是性能方面，与普通混凝土相比，都有很大的不同。因此开展高性能轻骨料混凝土的各方面研究，其意义十分显著。

本发明提供的轻骨料混凝土聚羧酸系专用外加剂是专门针对轻骨料混凝土开发的，在轻骨料不预湿情况下，实现对不同密度等级、不同施工要求的轻骨料混凝土施工，简化轻骨料混凝土的生产工艺，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够改善桥面铺装用轻骨料混凝土工作性和匀质性的聚羧酸系专用外加剂。

为了实现上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂，由聚羧酸系减水剂、葡萄糖酸钠、三帖皂苷、消泡剂BYK-024和纤维素醚与水均匀混合而成，各原料所占重量份为：聚羧酸系减水剂40～50份，葡萄糖酸钠0.5～6份，三帖皂苷0.1～0.4份，BYK-024 0.05～0.2份，纤维素醚0.005～0.02份，水50～60份。

所述的聚羧酸系减水剂为由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，具有梳形分子结构，主要是以侧链为羧基和聚氧乙烯的聚甲基丙烯酸的共聚物或聚醚的共聚物，其分子量为30000～50000，减水率为23～28％。

所述的葡萄糖酸钠为工业级葡萄糖酸钠，缓凝效果最好，保证新拌混凝土保持坍落度1～2h。

所述的纤维醚主要为羟丙基甲基纤维素醚或甲基羟乙基纤维素醚，分子量为50000～100000。

所述的消泡剂为BYK-024，BYK-024为表面张力低到16～21Mn/m的聚硅氧烷及其复配产品。

该外加剂由聚羧酸系减水剂为主体，纤维素醚、引气剂、消泡剂和缓凝保塑剂按照一定比例掺入水中，形成稳定的溶液。

聚羧酸系减水剂主要成分为侧链为羧基和聚氧乙烯的聚甲基丙烯酸的共聚物，其分子量为30000-50000。

纤维素醚主要成分为聚甲基羟丙基甲基纤维素醚，分子量为50000-100000。

引气剂的主要成分为三萜皂甙，能引入混凝土中的气泡达10亿个之多，引入的气泡为不连续的封闭球形，孔径范围为0.02～0.2mm；当含气量≥5％时，气泡间距系数L＜100μm，当含气量为6％时，气泡间距系数L约为80μm。

消泡剂BYK-024的主要成分是表面张力低到16-21Mn/m的聚硅氧烷及其复配产品。

缓凝保塑剂主要采用葡萄糖酸钠，又称五羟基己酸钠、白色或淡黄色结晶形粉末，易溶于水、微溶于醇。它的缓凝性很强、源于抑制硅酸三钙(C₃S)的水化，在通常条件下能使混凝土在拌合后保持坍落度1-2h，保塑和缓凝效果比较明显，通常掺量为胶凝材料总量的0.05％-0.2％之间。

上述一种桥面铺装轻骨料混凝土聚羧酸系专用外加剂的制备方法，是将所有原材料按照比例称量好后一起加入水中，搅拌均匀即可，一般搅拌至原材料全部融化成澄清溶液。

专用外加剂掺量范围一般为胶凝材料总重量的0.5％-1.0％之间。

由于轻骨料混凝土的轻骨料具有多孔结构，轻骨料混凝土工作性能损失的原因与普通混凝土有较大差异。普通混凝土的坍落度经时损失主要是由于水泥水化引起的，匀质性一般是通过外加剂和用水量来调整。轻骨料混凝土则不同，具有多孔结构的轻骨料从周围浆体中持续吸水，是引起轻骨料混凝土坍落度经时损失的主要原因，另外由于轻骨料密度较轻，受扰动容易上浮，致使混凝土匀质性变差。轻骨料的轻质多孔是导致轻骨料混凝土的工作性能和匀质性逊于普通混凝土的最主要原因。

本发明的特点是：针对轻骨料混凝土工作性能损失的特点，合理选择聚羧酸系减水剂、消泡剂BYK-024、三帖皂苷、纤维素纤维、葡萄糖酸钠和水。将上述原料组分以较佳配比进行复合，得到一种轻骨料混凝土专用外加剂，将其应用到轻骨料混凝土中，以改善混凝土的工作性和匀质性。

以上各物质对轻骨料混凝土的作用效果见表1.

表1不同组分对轻骨料混凝土的作用效果

(1)减水组分：以聚丙烯酸盐为代表的聚羧酸系减水剂，是近年第三代新型超塑化剂，它能使低水胶比的新拌混凝土的工作性保持一定时间周期，而不影响水泥体系的凝结和硬化的化学外加剂。常用的聚羧酸系减水剂主要有聚羧酸盐类超塑化剂(PC)和聚醚基超塑化剂(PE)以及它们的接枝共聚物等。它比传统的减水组分有更高的减水效果，下表2是不同厂家聚羧酸系减水剂对混凝土性能的影响：

表2不同厂家聚羧酸系减水剂对混凝土性能的影响

(2)缓凝保塑组分：缓凝保塑剂一般是用来延长凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，常用的有有机和无机两种，有机的如柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸及它们的盐等；无机酸如硼砂、氯化锌、磷酸盐和偏磷酸盐等。常用缓凝保塑效果较理想的为葡萄糖酸钠。其表3为葡萄糖酸钠对水泥凝结时间的影响。

表3.葡萄糖酸钠对水泥凝结时间的影响

(3)增粘组分：纤维素醚具有较高的粘度，可减小轻骨料混凝土的泌水与分层离析，改善混凝土的和易性和匀质性，其作用效果如下表4。

表4纤维素醚对新拌混凝土工作性的影响

注：拌合物离析度是采用分层离析装置评价均质性的指标，离析度大于5.0％小于8.5％时抗离析性能最好。

(4)消泡组分：消泡剂既有抑制泡沫产生的作用，又有消除泡沫的作用，不规则分布在液体表面的消泡剂能抑制形成弹性膜，从而抑制泡沫的产生。消泡机理是最初消泡剂吸附在气泡上；然后是微滴在膜面上铺展开；再后则微滴膜向泡膜内渗透并取代原表面活性剂组分，最后由于消泡剂表面张力低于泡膜表面张力而向四周进一步扩展从而使泡破裂。

表5为BYK-024消泡剂对混凝土性能的影响数据。

表5BYK-024消泡剂对混凝土性能的影响

注：BYK-024的掺量为聚羧酸系外加剂重量的百分数

(5)引气组分：三帖皂苷是混凝土常用的引气剂，可以向混凝土中引入大量微小气泡，可降低混凝土的密度，并改善混凝土流动性。引气剂对混凝土性能的影响情况如下表6。

表6三帖皂苷对新拌混凝土工作性的影响

注：三帖皂苷掺量为聚羧酸系外加剂重量的百分数。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1.采用该轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂，轻骨料不容易上浮，不会对混凝土的工作性能造成很大的影响，而使坍落度损失增大。

2.采用该专用外加剂，混凝土的工作性和匀质性均能得到很好地控制。

3.采用该专用外加剂，大大简化了轻骨料混凝土的生产工艺，生产效率提高，同时也提高了施工工作效率，取得了明显的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1

一种轻骨料混凝土专用聚羧酸专用外加剂，由聚羧酸系减水剂400g，市售的工业级葡萄糖酸钠30g，三帖皂苷1g，消泡组分BYK-024 1g，羟丙基甲基纤维素醚0.05g，投入568g水中搅拌约90秒制备而成。所述聚羧酸系减水剂为侧链为聚氧乙烯的聚甲基丙烯酸共聚物，减水率在20％以上；所述的羟丙基甲基纤维素醚的粘度为12000～18000mP·s；所述的消泡组分BYK-024为比表面积低于16～21Mn/m的聚硅氧烷及其复配产品。

使用时，先称混凝土胶凝材料用量的1％，先将混凝土中砂、碎石、水泥、矿物掺合料拌合1分钟后，再将水和外加剂边搅拌边加入，搅拌2分钟以上，即得轻骨料混凝土，混凝土配合比和性能见表7和表8。表9是未掺入聚羧酸外加剂的轻骨料混凝土性能。

表7轻骨料混凝土配合比(单位：kg/m3)

水泥	粉煤灰	页岩陶粒	河砂	水	专用外加剂
						420	60	587	713	151	4.8

注：用水量为总用水量，拌制时为干燥陶粒。

表8掺有复合外加剂的轻骨料混凝土性能

表9未掺有复合外加剂的轻骨料混凝土性能

实例2：

一种轻骨料混凝土聚羧酸系专用外加剂，由聚羧酸系减水剂800g，市售的工业级葡萄糖酸钠40g，三帖皂苷2g，消泡组分BYK-024 1.5g，甲基羟乙基纤维素醚0.1g，投入1157g水中搅拌约90秒制备而成。所述聚羧酸系减水剂为侧链为聚氧乙烯的聚醚共聚物，减水率在20％以上；甲基羟乙基纤维素醚的粘度为12000～18000mP·S；所述的消泡组分BYK-024为比表面积低于16～21Mn/m的聚硅氧烷及其复配产品。

使用时，先应做外加剂最佳掺量的试验，确定外加剂适合的掺量。先将混凝土中砂、碎石、水泥、矿物掺合料拌合1分钟后，再将水和外加剂边搅拌边加入，再搅拌2分钟以上，即得轻骨料混凝土，混凝土配合比和性能见表10和表11。表12是未掺入聚羧酸外加剂的轻骨料混凝土性能。

表10轻骨料混凝土配合比(单位：kg/m3)

水泥	粉煤灰	页岩陶粒	河砂	水	专用外加剂
						352	88	618	797	139	3.96

注：用水量为总用水量，拌制时为干燥陶粒。

表11掺有复合外加剂的轻骨料混凝土性能

表12未掺有复合外加剂的轻骨料混凝土性能

从实例1和实例2可见，对于不同密度、强度等级的轻骨料混凝土，本发明提供的轻骨料混凝土专用聚羧酸外加剂对轻骨料混凝土的匀质性和工作性能均有显著的提高，降低混凝土干表观密度，对混凝土自身的力学性能没有影响。

本发明的聚羧酸系减水剂、葡萄糖酸钠、三帖皂苷、BYK-024和纤维素醚原料的上下限取值及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实例。

Claims

1.一种轻骨料混凝土用聚羧酸系专用外加剂，其特征在于：它由聚羧酸系减水剂、葡萄糖酸钠、三帖皂苷、消泡剂和纤维素醚与水均匀混合而成，各原料所占重量份为：聚羧酸系减水剂40～50份，葡萄糖酸钠0.5～6份，三帖皂苷0.1～0.4份，消泡剂0.05～0.2份，纤维素醚0.005～0.02份，水50～60份。

2.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土用聚羧酸专用外加剂，其特征在于：所述的聚羧酸系减水剂为由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，具有梳形分子结构，主要是以侧链为羧基和聚氧乙烯的聚甲基丙烯酸的共聚物或聚醚的共聚物，其分子量为30000～50000，减水率为23～28％。

3.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土用聚羧酸专用外加剂，其特征在于：所述的葡萄糖酸钠为工业级葡萄糖酸钠，缓凝效果最好，保证新拌混凝土保持坍落度1～2h。

4.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土用聚羧酸专用外加剂，其特征在于：所述的纤维醚主要为羟丙基甲基纤维素醚或甲基羟乙基纤维素醚，分子量为50000～100000。

5.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土用聚羧酸专用外加剂，其特征在于：所述的消泡剂为BYK-024，BYK-024为表面张力低到16～21Mn/m的聚硅氧烷及其复配产品。

6.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土用聚羧酸专用外加剂，其特征在于：专用外加剂掺量范围一般为胶凝材料总重量的0.5％-1.0％之间。