CN106517856A - 适用于自密实混凝土的whdf‑n型粘度改性剂 - Google Patents

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喻幼卿
杨作齐
李新玲
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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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Abstract

本发明提供了一种适用于自密实混凝土的WHDF‑N型粘度改性剂，其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15‑25％；活性激发组分7‑13％；铝酸三钙抑制组分10‑15％；和易调节组分6‑14％；防微生物组分2‑6％；水30‑40％。本发明的WHDF‑N型粘度改性剂通过促进水泥水化程度，优化水化产物，抑制铝酸三钙早期快速水化，降低早期水化热等作用，使体系凝胶增多，孔隙下降，骨料界面结构及早期水化热得以改善，在显著提高混凝土抗裂、抗渗及耐久性的同时，有效改善混凝土拌合物的和易性及自密实性能。

Description

适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂
技术领域
本发明属于自密实混凝土技术领域，具体的是涉及一种WHDF-N型粘度改性剂。
背景技术
随着中国西部的大开发，道路桥梁、水工大坝、铁路设施、建筑等混凝土工程量迅速增加，自密实混凝土将得到更加广泛的应用。然而到目前为止，国内外对自密实混凝土的研究还大多集中在拌合物的配制等材料研究方面，对自密实混凝土力学性能研究较少，也不***，现有研究数据不足，离散性大。为此，***地开展自密实混凝土力学性能的试验研究是非常必要的，它将为今后完善混凝土结构设计规范提供依据。自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。它的自密实性能主要包括流动性、抗离析性和填充性。目前市面上常规做法都是通过胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，没有一种好的外加剂能将流动性，抗离析性和填充性三大问题一并解决的。而自密实混凝土粘度改性剂的诞生，能将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出的一种WHDF-N型粘度改性剂，有效改善硬化后混凝土的力学性能和变形性能，具有良好的和易性及自密实性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15-25％；活性激发组分7-13％；铝酸三钙抑制组分10-15％；和易调节组分6-14％；防微生物组分2-6％；水30-40％。
所述的晶化激发组分为明矾或六偏磷酸钠。
所述的活性激发组分为半水石膏或绿矾。
所述的铝酸三钙抑制组分为硼酸或磷石膏。
所述的和易调节组分为萘磺酸钠或氨基磺酸钠。
所述的防微生物组分为尿素或水玻璃。
本发明的WHDF-N型粘度改性剂使用掺量为：混凝土胶材用量的1％-2％(后浇带为混凝土胶材用量的2.5％)。
本发明的主要反应机理以及各组成部分的作用是：粉末中的晶化激发组分与水和水泥熟料中的硅酸钙发生反应，形成改性硅酸钙水化物(M-C-S-H)和堵孔沉积物；活性激发组分激发了混凝土内粉煤灰中的活性混合材料(游离的钙，SiO2和Al2O3等)的活性，使它们与Ca(OH)2进行二次水化，生成水化硅酸钙(C-S-H)和水化石榴石矿物(C3AS2Hn)；铝酸三钙抑制组分与混凝土中部分铝酸三钙在水化初期形成一种络合物(此络合物是一种非稳定的化合物，随着体系中Ca(OH)2的增多而逐渐分解，使得铝酸三钙在水化后期逐渐得以水化)，选择性地抑制了水化早期铝酸三钙的快速水化反应，既确保了硅酸二钙和硅酸三钙的充分水化，又降低了早期体系中的水化热和干缩；和易性调节组分在减少用水量的前提下，改善混凝土的流动性与粘结性，确保其工作性能；防微生物组分主要作用是让微生物不寄生在混凝土的表面而受侵蚀。
上述作用是使混凝土体系中的凝胶(C-S-H和M-C-S-H)增多，密度增大，孔隙率下降，水泥石及其骨料界面处的粘结力和密实性增强，产生良好的界面效应。同时，早期的水化热和干缩下降，混凝土的工作性能也得到明显改善。因此，使混凝土具有良好的自密实性能。
本发明的有益效果在于：本发明的WHDF-N型粘度改性剂通过促进水泥水化程度，优化水化产物，抑制铝酸三钙早期快速水化，降低早期水化热等作用，使体系凝胶增多，孔隙下降，骨料界面结构及早期水化热得以改善，在显著提高混凝土抗裂、抗渗及耐久性的同时，有效改善混凝土拌合物的和易性及自密实性能。
附图说明
图1为掺入本发明实施例所制备的WHDF-N型粘度改性剂后的水泥净浆扩展度的图片；
图2为未掺入WHDF-N型粘度改性剂的水泥净浆扩展度的图片；
图3为掺入WHDF-N型粘度改性剂后的界面断口样的扫描电镜图；
图4为未掺入WHDF-N型粘度改性剂的水泥净浆扩展度的界面断口样的扫描电镜图；
图5为掺入WHDF-N型粘度改性剂后的混凝土试块浸泡90d后表面图；
图6为未掺入WHDF-N型粘度改性剂的混凝土试块浸泡90d后表面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本发明中所提供的WHDF-N型粘度改性剂，WH-技术发明单位“武汉化工学院”(现更名“武汉工程大学”)英文字母的缩写，DF-堵水防水材料代码，-N表征用于自密实混凝土中，以下简称WHDF-N。
实施例1
WHDF-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，防微生物组分为尿素。
WHDF-N是将上述组分混合反应而成，其使用方法是在混凝土搅拌的过程中连同胶凝材料一起加入即可。
实施例2
WHDF-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易性调节组分为氨基磺酸钠，防微生物组分为水玻璃，使用方法同实施例1。
实施例3
WHDF-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例4
WHDF-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易调节组分为氨基磺酸钠，防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例5
WHDF-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例6
WHD-N的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易调节组分为氨基磺酸钠，防微生物组分为水玻璃，使用方法同实施例1。
实验结果
用实施例1-6的WHDF-N型粘度改性剂，进行自密实混凝土泌水量及坍落度的对比实验，实验结果如下：
1.进行各实施例混凝土工作性能试验
表1各实施例混凝土工作性能实验结果
实施例 坍落度/mm 扩展度/s 最终扩展度/mm V型漏斗/s 抗压强度/MPa
基准 251 6 590 5 43.8
1 261 5 640 4 49.5
2 256 4 605 3 48.9
3 260 5 625 4 50.1
4 258 4 620 3 49.7
5 257 4 615 3 49.2
6 260 5 635 4 48.6
试验表明：不掺WHDF-N的基准样坍落度和扩展度达到标准的要求，但是与掺WHDF-N的混凝土相比，坍落度和扩展度均有明显的差距，且掺WHDF-N的混凝土强度比不掺WHDF-N的混凝土强度提高10-15％，这是WHDF-N的作用机理所致，水泥水化速率加快，产生的凝胶增多，填充水泥石中的毛细孔和骨料界面，强度提高；泌水速率适中，混凝土拌合物保水、保坍性能好，且不出现离析现象，新拌混凝土的塑性粘度适中，因此，掺WHDF-N在提高混凝土拌合物强度的同时，坍落度和扩展度也得到明显的改善。
2.进行各实施例混凝土峰值应变与极限应变试验
表2各实施例混凝土峰值应变与极限应变实验结果
试验表明：掺WHDF-N后，混凝土轴心受压时的峰值应变平均值和极限应变平均值分别低于基准混凝土的峰值应变平均值与极限应变平均值，这也是因为WHDF-N提高了水泥水化程度，体系中凝胶增多，骨料界面得到改善，早期水化热降低，使得混凝土的变形性能得到改善。
图1和图2为掺与不掺WHDF-N型粘度改性剂水泥净浆扩展度的对比图(5天时)；图1表明：掺WHDF-N型粘度改性剂后，拌和物保水保坍性能好，泌水适中，不离析，也不产生裂缝；图2表明：不掺WHDF-N型粘度改性剂的拌和物既泌水、又离析，且产生裂缝。
图3和图4为掺与不掺WHDF-N型粘度改性剂界面断口样的扫描电镜(SEM)对比图；图3表明，掺WHDF-N型粘度改性剂后，混凝土的过渡层松散结构和微裂缝得到有效改善；图4表明，不掺WHDF-N型粘度改性剂的混凝土界面断口存在明显的微裂缝和毛细孔。
图5和图6为掺与不掺WHDF-N型粘度改性剂的超高层泵送混凝土试块浸泡90d后表面比较；图5表明，掺WHDF-N型粘度改性剂后，混凝土表面光滑平整，图6表明，不掺WHDF-N型粘度改性剂的混凝土表面出现腐蚀和剥落。

Claims (6)

1.适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15-25％；活性激发组分7-13％；铝酸三钙抑制组分10-15％；和易调节组分6-14％；防微生物组分2-6％；水30-40％。
2.根据权利要求1所述的适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于：所述的晶化激发组分为明矾或六偏磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于：所述的活性激发组分为半水石膏或绿矾。
4.根据权利要求1所述的适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于：所述的铝酸三钙抑制组分为硼酸或磷石膏。
5.根据权利要求1所述的适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于：所述的和易调节组分为萘磺酸钠或氨基磺酸钠。
6.根据权利要求1所述的适用于自密实混凝土的WHDF-N型粘度改性剂，其特征在于：所述的防微生物组分为尿素或水玻璃。
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