CN101905959B - 用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂，其休眠剂组成为：二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、二己烯三胺五亚甲基膦、羟基乙叉二膦酸、2-羟基膦酰基乙酸及其钠盐中的至少一种，及赤藓糖醇和木糖醇中的至少一种，及磷酸三丁脂和多元醇磷酸酯中的至少一种以及水；唤醒剂组成为：甲基硅醇钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠和硫酸氢钠中的至少一种，及硫酸铝和硝酸铝中的至少一种，及聚乙二醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种以及水。本发明的产品能使新拌混凝土具有更长时间的工作性能保持时间，减少了新拌混凝土坍落度损失，提高了混凝土28d强度，改善混凝土耐久性且原材料费用低、应用操作简便。

Description

用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂

技术领域

本发明涉及水泥混凝土的外加剂，尤其涉及用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂。

背景技术

近年来商品混凝土行业蓬勃发展，而新拌水泥混凝土存在使用时间和运送距离的瓶颈难题，一般地混凝土使用运送时间在1-2h，无法实现跨越超长时间、跨越超远距离的混凝土浇注使用。在普通混凝土施工中，时常由于意外情况导致施工中断时间过长，新拌混凝土经时坍落度损失，导致浇注施工困难甚至无施工的问题，通常情况下现场加水或添加外加剂增大坍落度，但又会导致混凝土离析、凝结时间延长、强度降低等棘手的问题。对于超大体积混凝土浇筑施工，不仅要求延长混凝土凝结时间、降低水化热，还要求延长工作性能保持时间，以保证混凝土的浇注质量。对于常规的缓凝剂，随着添加量的增加，虽然能够延长混凝土凝结时间、直至不凝固，但并不能够使新拌混凝土具有更长的工作性能保持时间，缓凝剂添加量一旦过大即会严重损害混凝土的强度、降低混凝土耐久性。

发明内容

本发明为解决目前商品混凝土行业发展中遇到的上述问题，提出了具有超长的工作性保持时间的用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂，有效地解决了新拌水泥混凝土长时间放置的经时坍落度损失、混凝土强度降低、耐久性降低的问题。

本发明是通过下述技术方案来实现上述目的：

本发明的用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂，其休眠剂的原料组成为：

二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、二己烯三胺五亚甲基膦、羟基乙叉二膦酸、2-羟基膦酰基乙酸以及它们的钠盐中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为15-42％，及

赤藓糖醇和木糖醇中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为5-23％，及

磷酸三丁脂和多元醇磷酸酯中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为0-8％，以及余量的水；

唤醒剂的原料组成为：

甲基硅醇钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠和硫酸氢钠中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为20-45％，及

硫酸铝和硝酸铝中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为0-15％，及

聚乙二醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为0-15％，

以及余量的水。

优选地，磷酸三丁脂和多元醇磷酸酯中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为1-5％，硫酸铝和硝酸铝中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为4-12％，聚乙二醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为5-10％。

本发明的休眠-唤醒剂是一种既能使混凝土硬化处于中止的休眠状态，在规定的时间内保持混凝土工作性能，又能在规定的时间使混凝土开始正常的硬化，能够达到混凝土工作性能、预期的放热性能、孔细隙分布、力学性能和耐久性能，由休眠剂和唤醒剂组合而成的混凝土外加剂。

本发明的休眠-唤醒剂中所选用的二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、二己烯三胺五亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-羟基膦酰基乙酸及其它们的钠盐能够起到减缓或中止混凝土的硬化进程，调整硬化期的放热性能，使混凝土处于休眠状态，达到延长工作性能保持时间的作用；而赤藓糖醇、木糖醇能够改善新拌混凝土和易性、粘聚性，提高新拌混凝土的稳定性，此外也具有较好地延长工作性能保持时间、调整硬化期的放热性能的辅助作用，与二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、二己烯三胺五亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-羟基膦酰基乙酸及其它们的钠盐配合使用，对延长工作性能保持时间、延迟混凝土凝固期的放热峰和降低放热量的效果更佳，此外还能够一定程度上细化硬化混凝土晶粒，改善混凝土微观形貌。

本发明的休眠-唤醒剂中唤醒剂与休眠剂配合使用，其中所用甲基硅醇钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠、硫酸氢钠用以消除休眠剂的休眠作用，但它们不会起到急速硬化的作用，也就是说只能够使休眠的混凝土硬化时间恢复到原先未掺加休眠剂的混凝土状态，当需要降低混凝土拌合物粘度、大幅度缩短硬化时间时，可以选择硫酸铝、硝酸铝中的一种。聚乙二醇、乙二醇、丙三醇通过与甲基硅醇钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠、硫酸氢钠配合使用能更好的发挥消除休眠剂的休眠作用，并且能够在一定程度上改善混凝土强度和耐久性。

本发明的的休眠-唤醒剂在应用时，首先，往新拌混凝土中加入休眠剂，进行搅拌均化，通过调整休眠剂的掺量来控制休眠效果；到达预期的时间时，再往混凝土中加入唤醒剂，再进行搅拌均化，通过调整唤醒剂掺量来控制唤醒效果。

以混凝土胶凝材料总质量为基准，休眠剂的掺量在0.02-0.35％之间，唤醒剂的掺量为休眠剂掺量的2-8倍。

本发明的休眠-唤醒剂可适用于一切不掺外加剂的通用硅酸盐水泥混凝土，如C10、C20、C30、C40、C50等强度等级的混凝土。

本发明的有益效果是：

1、能够实现跨越超长时间、跨越超远距离的混凝土浇注使用，能使新拌混凝土具有更长时间的工作性能保持时间甚或达到15h以上超长的工作性能保持时间。

2、减少了新拌混凝土坍落度不断损失、丧失工作性的问题，使用本发明的产品能够解决工程施工各种不确定因素导致的施工中断或者由于浇注时间过长而导致的混凝土工作性丧失问题。

3、能够在一定程度上提高混凝土28d强度2％～22％。

4、改善混凝土耐久性。

5、将混凝土硬化期的放热峰的出现推迟10h以上，降低混凝土硬化期的放热速率3～12％，降低4d混凝土硬化期的放热量5～18％，能够保证超大体积混凝土结构的浇注质量。

6、改善混凝土微观孔结构，硬化混凝土的孔隙率减少2～6％，孔径50nm以上的有害孔孔隙率则减少0～3％。

7、原材料费用低廉、操作性强、操作简单。

具体实施方式

下面实施例是对本发明技术内容的进一步说明，但并非对本发明实质内容的限制。

实施例1

1、休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：磷酸三丁脂质量分数为2％，二乙烯三胺五甲叉膦酸钠质量分数为20％，赤藓糖醇质量分数为8％，水质量分数为70％。掺量为0.035％

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为3％，碳酸氢钠质量分数为18％，硫酸铝质量分数为12％，聚乙二醇质量分数为5％，水质量分数为62％。掺量为0.14％。

2、混凝土配合比，见表1.

表1：混凝土配合比

3、掺休眠-唤醒剂的混凝土性能检测

(1)工作性能检测，结果见表2

表2  休眠-唤醒处理过程中混凝土坍落度的检测结果

(2)凝结时间检测，结果见表3

表3  未掺和掺休眠-唤醒剂后混凝土凝结时间统计对比列表

(3)抗压强度，结果见表4

表4  抗压强度检测结果统计列表

结果表明，配制C20泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为15h～20h，唤醒后，1h坍落度损失不大于40mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低。

实施例2

1、休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：磷酸三丁脂质量分数为3％，2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸四钠质量分数为5％，羟基乙叉二膦酸钠质量分数为18％，赤藓糖醇质量分数为10％，水质量分数为64％。掺量为0.04％。

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为2％，硫酸氢钠质量分数为22％，丙三醇质量分数为7％，硝酸铝为4％，水质量分数为65％。掺量为0.18％。

2、混凝土配合比，见表5

表5  混凝土配合比

3、掺休眠-唤醒剂的混凝土性能检测

(1)工作性能检测，结果见表6

表6  休眠-唤醒处理过程中混凝土坍落度的检测结果

(2)凝结时间检测，结果见表7

表7  未掺和掺休眠-唤醒剂后混凝土凝结时间统计对比列表

(3)抗压强度，结果见表8

表8  抗压强度检测结果统计列表

(4)抗渗性能试验，结果见表9

表9  抗渗性能试验结果

(5)抗冻性能试验，结果见表10

表10  掺休眠-唤醒剂的与未掺的混凝土的强度损失率和重量损失率

(6)硬化3d放热量的测量，结果见表11

表11  放热主要技术特征值列表

(7)硬化28d混凝土孔隙率的测量，结果见表12

表12  28d混凝土孔结构分析统计表

结果表明，配制C30泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为10h～24h，放热峰比未掺的混凝土推迟时间不少于15h，放热速率比比未掺的混凝土降低，4d放热量比未掺的混凝土降低，唤醒后1h坍落度损失不大于40mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低，孔隙率减少值不少于1％，抗渗性能不降低。

实施例3

1、休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：磷酸三丁脂质量分数为1％，多元醇磷酸酯质量分数为4％，2-羟基膦酰基乙酸质量分数为18％，木糖醇质量分数为10％，水质量分数为67％。掺量为0.028％。

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为1.5％，硫代硫酸钠质量分数为12％，硫酸氢钠质量分数为13％，乙二醇质量分数为5％，水质量分数为68.5％。掺量为0.112％。

2、混凝土配合比，见表13

表13  混凝土配合比

3、掺休眠-唤醒剂的混凝土性能检测

(1)工作性能检测，结果见表14

表14休眠-唤醒处理过程中混凝土坍落度的检测结果

(2)凝结时间检测，结果见表15

表15  未掺和掺休眠-唤醒剂后混凝土凝结时间统计对比列表

(3)抗压强度，结果见表16

表16  抗压强度检测结果统计列表

(4)硬化28d混凝土孔隙率的测量，结果见表17

表17  28d混凝土孔结构分析统计表

结果表明，配制C40泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为8h～15h，唤醒后1h坍落度损失不大于50mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低，孔隙率减少值不少于2.5％。

实施例4

休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：二己烯三胺五亚甲基膦酸钠质量分数为30％，赤藓糖醇质量分数为15％，水质量分数为55％。掺量为0.05％

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为10％，碳酸氢钠质量分数为18％，硫酸铝质量分数为5％，聚乙二醇质量分数为5％，水质量分数为62％。掺量为0.22％。

采用实施例1中的C20泵送混凝土进行试验，技术性能检测方法同实施例1。结果表明，配制C20泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为8h～12h，唤醒后1h坍落度损失不大于50mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低。

实施例5

休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸四钠质量分数为5％、2-羟基膦酰基乙酸质量分数为5％、二己烯三胺五亚甲基膦酸钠质量分数为20％，赤藓糖醇质量分数为10％，水质量分数为60％。掺量为0.03％

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为15％，碳酸氢钠质量分数为20％，硫酸铝质量分数为12％，水质量分数为53％。掺量为0.18％。

采用实施例3中的C40泵送混凝土进行试验，技术性能检测方法同实施例1。结果表明，配制C40泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为12h～20h，唤醒后1h坍落度损失不大于40mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低，孔隙率减少值不少于2％。

实施例6

休眠-唤醒剂配方和掺量

休眠剂配方：二乙烯三胺五甲叉膦酸钠质量分数为10％、羟基乙叉二膦酸钠质量分数为5％、2-羟基膦酰基乙酸质量分数为8％、二己烯三胺五亚甲基膦酸钠质量分数为12％，赤藓糖醇质量分数为5％，水质量分数为60％。掺量为0.1％

唤醒剂配方：甲基硅醇钠质量分数为5％，硫代硫酸钠质量分数为20％，水质量分数为75％。掺量为0.24％。

采用实施例2中的C30泵送混凝土进行试验，技术性能检测方法同实施例2。结果表明，配制C30泵送混凝土，掺入休眠-唤醒剂后，工作性能保持时间为10h～22h，唤醒后1h坍落度损失不大于50mm，与未掺的混凝土的凝结时间差为±2h，抗压强度不降低。

Claims (3)

1.一种用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂，其特征是休眠剂的原料组成为：

二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、二己烯三胺五亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-羟基膦酰基乙酸以及其钠盐中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为15-42％，及

赤藓糖醇和木糖醇中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为5-23％，及

磷酸三丁脂和多元醇磷酸酯中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为0-8％，以及余量的水；

唤醒剂的原料组成为：

甲基硅醇钠、碳酸氢钠、硫代硫酸钠和硫酸氢钠中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为20-45％，及

硫酸铝和硝酸铝中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为0-15％，及

聚乙二醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为0-15％，以及余量的水；

唤醒剂的掺量为休眠剂质量的2-8倍。

2.根据权利要求1所述的用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂，其特征是磷酸三丁脂和多元醇磷酸酯中的至少一种且以休眠剂总质量为基准其质量分数为1-5％，硫酸铝和硝酸铝中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为4-12％，聚乙二醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种且以唤醒剂总质量为基准其质量分数为5-10％。

3.权利要求1或2所述的用于水泥混凝土的休眠-唤醒剂的应用，其特征是往新拌混凝土中加入以混凝土胶凝材料总质量为基准，掺量在0.02-0.35％之间的休眠剂，进行搅拌均化，通过调整休眠剂的掺量来控制休眠效果；在混凝土要继续使用时，再往掺有休眠剂的混凝土中加入掺量为休眠剂质量2-8倍的唤醒剂，再进行搅拌均化，通过调整唤醒剂掺量来控制唤醒效果。