CN103723946B - 一种节能环保型新拌混凝土改善剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能环保型新拌混凝土改善剂，其组份包括有机醇、稳定剂、聚乙烯醇和/或聚氯乙烯、分散剂、水，还包括増稠剂。本发明改善剂用于新拌混凝土，可减少骨料表面自由水，增加水泥石与骨料的粘结力，提高混凝土的强度和耐久性能，延长使用寿命；同时，在实现降低减水剂用量和节省胶凝材料的经济效益目标的基础上，保持混凝土等级强度和改善其施工和易性能，实现节能环保的目标。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种节能环保型新拌混凝土改善剂。
背景技术
混凝土是用以水泥为主的胶凝材料，砂、石等骨料，与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌、硬化成型的建筑材料。混凝土广泛应用于现代工业和民用建筑中，已经成为建设现代社会的基础材料，现代人类社会几乎各个方面都要涉及混凝土的使用。从古至今，混凝土作为建筑结构材料都有一个共同的使命，就是尽可能延长建筑物的使用寿命，即发挥混凝土的耐久性能。
研究表明，在新拌混凝土制备过程中，由于内泌水作用及骨料表面效应，骨料周围形成一层孔隙率较高的特殊过渡区域，称为水泥石-骨料间界面过渡区。普通混凝土的力学性能之所以比其组份(骨料和水泥石)要弱，从微观层面上说，原因就在于界面过渡区的存在，它好比是一条链子中的最薄弱环节，从某种意义上来说，过渡区的结构决定了混凝土的力学性能，成为混凝土力学性能发展的限制条件。
混凝土外加剂主要用来改善新拌混凝土的工作性能和提高其硬化后的耐久性能。减水剂是当前混凝土生产中普遍使用的外加剂之一，是混凝土的重要组成部分。其功能是使达到一定坍落度的混凝土减少用水量，即，在胶凝材料用量一定时，以较少的水达到预期的坍落度，降低水灰比，从而在节约胶凝材料用量的基础上，达到相同的强度，使混凝土坍落度损失小，改善工作性能，并适量引气，提高混凝土的耐久性能。
当前混凝土生产中广泛使用的萘系减水剂和聚羧酸系减水剂，在克服混凝土水泥石-骨料粘结面缺陷，提高混凝土强度和减低水灰比方面发挥了重要作用，但仍无法有效解决混凝土中水泥石-骨料间界面过渡区客观存在的缺陷。萘系减水剂作为第二代减水剂的代表，以减水、增强、与不同水泥适应性强、价格适中为特点，在混凝土工程中广泛应用，但减水率低、坍落度损失大，新拌混凝土在运输和浇注过程中容易出现急凝、泌水、分层、强度降低等质量不稳定的现象。作为新一代混凝土减水剂的聚羧酸系减水剂，与胶凝材料存在适应性、敏感性、相容性的高敏感问题，新拌混凝土在运输和浇注过程中经常出现急凝、缓凝、泌水、分层、坍落度损失快、气泡多、强度降低等质量不稳定的现象。
综上所述，基于混凝土界面过渡区存在的结构缺陷和减水剂使用后混凝土质量不稳定的现象，急需研发新型外加剂，改善混凝土的施工性能和耐久性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种节能环保型新拌混凝土改善剂。
本发明所采取的技术方案是：
一种节能环保型新拌混凝土改善剂，包括以下组份：有机醇25～40重量份，稳定剂3～5重量份，聚乙烯醇和/或聚氯乙烯3～8重量份，分散剂25～40重量份和水13～28重量份。
优选的，还包括增稠剂1～5重量份。
优选的，所述有机醇为一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。
优选的，所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇硫酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙脂中的至少一种。
优选的，所述分散剂为聚羧酸盐分散剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物中的至少一种。
优选的，所述增稠剂为纤维素醚及其衍生物类增稠剂。
优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素醚、甲基纤维素醚、乙基纤维素醚中的至少一种。
本发明的有益效果是：
本发明提供的新拌混凝土改善剂，可减少骨料表面自由水，增加水泥石与骨料的粘结力，提高混凝土的强度和耐久性能，延长使用寿命；同时，在实现降低减水剂用量和节省胶凝材料的经济效益目标的基础上，保持混凝土等级强度和改善其施工和易性能，实现节能环保的目标。
具体实施方式
一种节能环保型新拌混凝土改善剂，包括以下组份：有机醇25～40重量份，稳定剂3～5重量份，聚乙烯醇和/或聚氯乙烯3～8重量份，分散剂25～40重量份和水13～28重量份。
最优的，新拌混凝土改善剂包括以下组份：有机醇35重量份，增稠剂3重量份，稳定剂4重量份，聚乙烯醇和/或聚氯乙烯6重量份，分散剂35重量份，水17重量份。
优选的，还包括增稠剂1～5重量份。
优选的，所述有机醇为一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。
优选的，稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇硫酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙脂中的至少一种。加入稳定剂，使得各组份在生产过程中均匀分布，并保证改善剂产品在较长保质期内不出现沉淀现象。
优选的，所述分散剂为聚羧酸盐分散剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物中的至少一种。
优选的，所述增稠剂为纤维素醚及其衍生物类增稠剂。
优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素醚、甲基纤维素醚、乙基纤维素醚中的至少一种。
本发明改善剂的制备方法，包括以下步骤：按配比称取各组份原料，加入反应釜，搅拌混匀，即得成品。
将本发明改善剂用于新拌混凝土，优选的，改善剂为混凝土的0.08～0.2wt％。混凝土的制备方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制。优选的，将改善剂加入水和减水剂的混合料中，再与常规骨料、胶凝材料混合搅拌，制成混凝土材料。
本发明针对混凝土过渡区的薄弱环节，提供科学配方，利用有机高分子聚合物(聚乙烯醇、聚氯乙烯、增稠剂、分散剂)的特性，使其分布于水泥石-骨料界面间，与无机物有机结合，发挥对水泥微粒和浆体的塑化、保水等作用；并且，通过聚合物自身带有的反应性官能团，与浆体中的阳离子或配位性化学键发生作用。随着物理、化学反应过程的进行，新拌混凝土体系不断水化硬化，体系不断增强增韧，最终形成高性能的混凝土材料。本发明解决了当前市场上减水剂广泛使用带来的混凝土质量不稳定的现象，同时实现节能降耗的目标。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。以下实施例中所用试剂均为市售产品，若无特殊说明，所述份数均指重量份。
实施例1
称取各组份原料：一异丙醇胺25份、羧甲基纤维素醚5份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、聚乙烯醇5份、分散剂(甲基萘磺酸盐甲醛缩合物)40份、水22份；加入反应釜，常温下混合搅拌2小时，即得新拌混凝土改善剂1#。
实施例2
称取各组份原料：二异丙醇胺35份、羧乙基纤维素醚3份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、聚氯乙烯6份、聚羧酸钠盐分散剂35份、水17份；加入反应釜，常温下混合搅拌2小时，即得新拌混凝土改善剂2#。
实施例3
称取各组份原料：二异丙醇胺35份、甲基纤维素醚3份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、聚氯乙烯6份、分散剂(甲基萘磺酸盐甲醛缩合物)30份、水21份；加入反应釜，常温下混合搅拌2小时，即得新拌混凝土改善剂3#。
实施例4
称取各组份原料：三异丙醇胺38份、乙基纤维素醚3份、脂肪醇硫酸钠5份、聚氯乙烯6份、分散剂(聚羧酸钠盐分散剂)25份、水28份；加入反应釜，常温下混合搅拌2小时，即得新拌混凝土改善剂4#。
实施例5
称取各组份原料：三异丙醇胺40份、羟甲基纤维素醚4份、脂肪醇硫酸钠2份、聚甲基丙烯酸甲酯2份、聚氯乙烯4份、聚乙烯醇4份、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物31份、水13份；加入反应釜，常温下混合搅拌3小时，即得新拌混凝土改善剂5#。
实施例6
称取各组份原料：三异丙醇胺30份、乙基纤维素醚1份、脂肪醇聚氧乙烯醚2份、甲基丙烯酸羟乙脂2份、聚氯乙烯3份、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物37份、水25份，加入反应釜，常温下混合搅拌2.5小时，即得新拌混凝土改善剂6#。
应用例1
广州花都某搅拌站制备C30，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为萘系减水剂(SSF-1000萘系高效减水剂)，水泥为海螺PII42.5R，粉煤灰为二级灰，砂为河砂细度模数2.8，石子为0.5-3cm连续级配花岗岩。试样1中添加使用实施例1制备的新拌混凝土改善剂1#，用量为混凝土原料的0.085wt%。生产时，将改善剂加入水和减水剂的混合料中，再与骨料、胶凝材料混合搅拌，制成混凝土试样1。
应用例2
广东中山某搅拌站制备C35，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为聚羧酸系减水剂(SSF-4000)，水泥为华润PII42.5R，粉煤灰为二级灰，磨细矿渣粉为首钢矿粉S95，砂为水洗砂细度模数2.6，石子为0.5-3cm连续级配花岗岩。试样2中添加使用实施例3制备的新拌混凝土改善剂3#，用量为混凝土原料的0.10wt％。
应用例3
广东清远佛冈某搅拌站制备C30，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为萘系减水剂(SSF-1000萘系高效减水剂)减水率19％，水泥为海螺P042.5R，粉煤灰为二级灰，不用磨细矿渣粉，砂为60％河砂细度模数2.7+40％机制砂混合使用，石子为0.5-3连续级配花岗岩。试样3中添加使用实施例4制备的新拌混凝土改善剂4#，用量为混凝土原料的0.08wt％。
应用例4
广东清远某路桥施工现场集中搅拌制备C40自流平混凝土，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为聚羧酸系减水剂减水率23％，水泥为海螺PII42.5R，粉煤灰为二级灰，不用磨细矿渣粉，砂为河砂细度模数3.0，石子为0.5-1.5连续级配人工破碎鹅卵石。试样4中添加使用实施例2制备的新拌混凝土改善剂2#，用量为混凝土原料的0.11wt％。对比样和易性一般，不能达到自流平混凝土要求，掺加本发明产品改善剂的试样4和易性良好，可满足自流平混凝土各项指标，效果非常明显。
应用例5
广州花都某搅拌站制备C60，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为萘系减水剂减水率20％，水泥为台泥P042.5R，粉煤灰为二级灰，磨细矿渣粉为柳钢S95矿粉，砂为河砂细度模数2.7，石子为0.5-3.1连续级配花岗岩。试样5中添加使用实施例2制备的新拌混凝土改善剂2#，用量为混凝土原料的0.13wt％。
应用例6
某试验场制备C70，每立方混凝土所用原料及混凝土的性能参数如下表所示：
所用减水剂为聚羧酸系减水剂减水率33％，水泥为金羊PII42.5R，硅灰为埃肯硅粉，磨细矿渣粉为韶钢矿粉S95，砂为水洗砂细度模数2.8，石子为0.5-2.0连续级配优质花岗岩。试样6中添加使用实施例2制备的新拌混凝土改善剂2#，用量为混凝土原料的0.2wt％。
以上施工实例“应用例1～6”的混凝土试样与空白对比样混凝土相比较，在混凝土等级相同的情况下减少了水泥、矿粉或者粉煤灰为主的胶凝材料10～16％，减少减水剂用量6％～10％，显著降低了生产成本。加入改善剂的混凝土试样与空白对比样普通混凝土相比，明显改善了施工和易性，保坍性能好，输送时泵送流畅，抗泌水，减少不良气泡，提高出厂混凝土质量的稳定性。混凝土各组分分散更好，外观色泽均匀，提高了硬化成型结构体的抗渗性能和耐久性能。
Claims (4)
1.一种节能环保型新拌混凝土改善剂，包括以下组份：有机醇 25～40重量份，稳定剂 3～5重量份，聚乙烯醇和/或聚氯乙烯 3～8重量份，分散剂25～40重量份和水13～28重量份；其中，所述有机醇为一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种；所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇硫酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙脂中的至少一种；所述分散剂为聚羧酸盐分散剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的新拌混凝土改善剂，其特征在于：还包括増稠剂 1～5重量份。
3.根据权利要求2所述的新拌混凝土改善剂，其特征在于：所述増稠剂为纤维素醚及其衍生物类增稠剂。
4.根据权利要求3所述的新拌混凝土改善剂，其特征在于：所述増稠剂为羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素醚、甲基纤维素醚、乙基纤维素醚中的至少一种。
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