CN104829158B - 喷射混凝土用粘度调节剂、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷射混凝土用粘度调节剂、其制备方法及其应用。本发明所述喷射混凝土用粘度调节剂，由组分A和组分B组成，以质量份计，所述组分A为缩聚型减水剂，占70~90份；所述组分B包括低分子量线性聚合物和高分子线性聚合物，所述低分子量线性聚合物占3~6份，所述高分子量线性聚合物占8~25份。所述喷射混凝土用粘度调节剂在不降低喷射混凝土后期强度的基础上，提高一次喷层厚度，大幅降低喷射混凝土的回弹率。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷射混凝土用粘度调节剂、其制备方法及其应用，属于混凝土外加剂技术领域。
背景技术
喷射混凝土是一种用于结构表面加固的材料，广泛应用于地下工程、矿山工程、边坡加固工程以及抢险工程中。喷射混凝土在施工过程中，需要与结构表面有较强的粘结力，以及保持足够低的回弹率，为此，速凝剂被开发应用于喷射混凝土中。速凝剂分为两代，第一代速凝剂主要通过水解生成强碱加速水泥水化，从而促使混凝土快速凝结硬化，然而，第一代速凝剂碱性高，易对施工人员身体产生腐蚀性损伤，同时带入的强碱极易导致碱骨料反应。
第二代速凝剂为无碱型，主要通过在水泥浆体中形成大量钙矾石晶体而使混凝土快速凝结，虽然解决了第一代速凝剂碱度过高的问题，可同时它也大幅降低了喷射混凝土的后期强度。
针对速凝剂导致喷射混凝土后期强度下降的问题，一个有效的解决途径就是开发新型喷射混凝粘度调节剂，部分取代或完全取代速凝剂，在不影响喷射混凝土后期强度发展的基础上，通过大幅提高喷射混凝土的粘度，来达到降低喷射混凝土回弹率的目的。
发明内容
针对现有喷射混凝土的回弹率过高，以及后期强度下降的问题，本发明提供一种喷射混凝土用粘度调节剂、其制备方法及其应用，在不降低喷射混凝土后期强度的基础上，提高一次喷层厚度，大幅降低喷射混凝土的回弹率。
本发明所述喷射混凝土用粘度调节剂，由组分A和组分B组成，以质量份计，
所述组分A为缩聚型减水剂，占70~90份；
所述的缩聚型减水剂为萘磺酸盐缩合物减水剂、磺化酚醛缩合物减水剂、蒽磺酸盐缩合物减水剂中的任意一或任意几种以任意比例混合的混合物；
所述的缩聚型减水剂，减水率为15%以上；
所述组分B包括低分子量线性聚合物和高分子线性聚合物，所述低分子量线性聚合物占3~6份，所述高分子量线性聚合物占8~25份；
所述的低分子量线性聚合物为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚；所述的聚乙二醇的数均分子量为3000~6000，聚乙二醇单甲醚的数均分子量为3000~6000；
所述的高分子量线性聚合物为聚氧化乙烯，所述的聚氧化乙烯的数均分子量为100,000~700,000。
本发明所述喷射混凝土用粘度调节剂的制备方法如下：
步骤（1）：制备组分A，将所述组分A混合均匀；
步骤（2）：制备组分B，将低分子量线性聚合物和高分子量线性聚合物混合均匀即得所述组分B。
本发明所述喷射混凝土用粘度调节剂的储存过程中，需将组分A和组分B分开储存。
本发明所述喷射混凝土用粘度调节剂的应用方法如下：先将组分A混入混凝土胶凝材料中，后加入组分B；或者同时加入组分A和组分B；所述喷射混凝土用粘度调节剂按照喷射混凝土胶凝材料质量的2%~5%掺入喷射混凝土拌合物中即可。
本发明利用了缩聚型减水剂和线性聚合物间的协同增粘效应。在水泥浆体中，缩聚型减缩剂分子中的芳香环基团和线性聚合物分子中的烷基能够产生σ-π超共轭效应，从而形成了超分子网络结构，贯穿于水泥浆体内部，极大地增加了水泥浆体的粘度，形成的超分子网络结构并不会改变水泥水化产物构成，因而对水泥浆体强度的发展并无负面影响，即不会影响喷射混凝土的后期强度。
有益效果：
本发明的喷射混凝土用粘度调节剂可以降低喷射混凝土的回弹率，提高一次喷层厚度，对喷射混凝土后期强度无负面影响；能够使喷射混凝土回弹率≤8%，一次喷层厚度≥400mm，28天抗压强度比大于≥100%。
具体实施方式
根据下述实例项，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员更容易理解，实施所述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求中所详细描述的本发明。
本发明所使用的各组分均为商业化产品，可以在市场上购买。
下述实施例中的萘磺酸盐缩合物减水剂，磺化酚醛缩合物减水剂和蒽磺酸盐缩合物减水剂均为购买自江苏苏博特新材料股份有限公司的JM系列产品。聚乙二醇和聚氧化乙烯均为购买自南京中旭化工有限公司的PEG系列产品。水泥，砂子和石子购买自南京小野田水泥厂。纳米二氧化硅购买自南京海泰纳米材料有限公司。
实施例1~4中所述喷射混凝土拌合物配合比如下表1，水泥：江南小野田P.O42.5；纳米二氧化硅：颗粒直径≤200nm； 砂子：细度模数2.6 ；石子：5-15mm碎石。
表1喷射混凝土拌合物配合比
实施例1：
一种喷射混凝土用粘度调节剂， 组分以质量份计为：
萘磺酸盐缩合物减水剂 76份；
聚乙二醇 3份；
聚氧化乙烯 21份。
其中萘磺酸盐缩合物减水剂的减水率为20%。
其中聚乙二醇数均分子量为3500，聚氧化乙烯数均分子量为400,000。
按照喷射混凝土胶凝材料质量的4.5%掺入喷射混凝土拌合物中。
实施例2：
一种喷射混凝土用粘度调节剂，组分以质量份计为：
磺化酚醛缩合物减水剂 80份；
聚乙二醇单甲醚 5份；
聚氧化乙烯 15份。
其中磺化酚醛缩合物减水剂的减水率为18%。
其中聚乙二醇单甲醚数均分子量为5000，聚氧化乙烯数均分子量为450,000。
按照喷射混凝土胶凝材料质量的3%掺入喷射混凝土拌合物中。
实施例3：
一种喷射混凝土用粘度调节剂，组分以质量份计为：
磺化酚醛缩合物减水剂 82份；
聚乙二醇单甲醚 6份；
聚氧化乙烯 12份。
其中磺化酚醛缩合物减水剂的减水率为18%。
其中聚乙二醇单甲醚数均分子量为4000，聚氧化乙烯数均分子量为500,000。
按照喷射混凝土胶凝材料质量的3.5%掺入喷射混凝土拌合物中。
实施例4：
一种喷射混凝土用粘度调节剂，组分以质量份计为：
蒽磺酸盐缩合物减水剂 77份；
聚乙二醇单甲醚 5份；
聚氧化乙烯 18份。
其中蒽磺酸盐缩合物减水剂的减水率为16%。
其中聚乙二醇单甲醚数均分子量为5500，聚氧化乙烯数均分子量为650,000。
按照喷射混凝土胶凝材料质量的3.5%掺入喷射混凝土拌合物中。
实施例1~4所得喷射混凝土拌合物，其喷射混凝土的各项性能指标如下表2所示。参照GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》要求进行测试。
表2 实施例1~4的各项性能指标
| 序号 | 回弹率(%) | 一次喷层厚度（mm） | 28天抗压强度比(%) |
| 实施例1 | 7.6 | 450 | 102% |
| 实施例2 | 7.3 | 470 | 106% |
| 实施例3 | 6.9 | 520 | 105% |
| 实施例4 | 6.7 | 550 | 105% |
增加一次喷层厚度可以提高喷射混凝土的施工效率，降低回弹率可以减少喷射施工时混凝土材料的浪费。一次喷层厚度和回弹率这两项指标与喷射混凝土粘度息息相关。由表2中实验结果可见，实施例1~4中的喷射混凝土在28天抗压强度比大于≥100%情况下，其回弹率≤8%，一次喷层厚度≥400mm。
Claims (3)
1.一种喷射混凝土用粘度调节剂，其特征在于，由组分A和组分B组成，以质量份计，
所述组分A为缩聚型减水剂，占70~90份；
所述的缩聚型减水剂为萘磺酸盐缩合物减水剂、磺化酚醛缩合物减水剂、蒽磺酸盐缩合物减水剂中的任意一或任意几种以任意比例混合的混合物；
所述的缩聚型减水剂，减水率为15%以上；
所述组分B包括低分子量线性聚合物和高分子线性聚合物，所述低分子量线性聚合物占3~6份，所述高分子量线性聚合物占8~25份；
所述的低分子量线性聚合物为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚；所述的聚乙二醇的数均分子量为3000~6000，聚乙二醇单甲醚的数均分子量为3000~6000；
所述的高分子量线性聚合物为聚氧化乙烯，所述的聚氧化乙烯的数均分子量为100,000~700,000。
2.权利要求1所述喷射混凝土用粘度调节剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤（1）：制备组分A，将所述组分A混合均匀即得组分A；
步骤（2）：制备组分B，将低分子量线性聚合物和高分子量线性聚合物混合均匀即得所述组分B；
所述喷射混凝土用粘度调节剂的储存过程中，需将组分A和组分B分开储存。
3.权利要求1所述喷射混凝土用粘度调节剂的应用方法，其特征在于具体步骤如下：先将组分A混入混凝土胶凝材料中，后加入组分B；或者同时加入组分A和组分B；所述喷射混凝土用粘度调节剂按照喷射混凝土胶凝材料质量的2%~5%掺入喷射混凝土拌合物中即可。
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