CN110407501A - 一种透水型混凝土强效剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透水型混凝土强效剂，其特征在于，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠10～25份；异戊烯醇聚氧乙烯醚1～5份；减水剂5～10份；其中，所述减水剂的原料包括木质素磺酸盐、烷基磺酸钠以及长碳链烷基醇。所述混凝土强效剂中加入了特殊的减水剂，保证混凝土机械性能的同时，使得在不添加其他减水剂的情况下混凝土的减水率提高至20％以上，且给予混凝土良好的透水性能。

Description

一种透水型混凝土强效剂
技术领域
本发明属于混凝土添加剂领域，涉及一种透水型混凝土强效剂。
背景技术
混凝土是现代社会中应用最为广泛、使用量最大的一种建筑材料，中国是世界上使用混凝土材料最大的国家，随着国家对于基础建设领域的巨大投入和对于城镇化的迫切需求，我国混凝土及相关材料的使用量短时间内呈现缓步增长的态势，混凝土通过混凝土材料之间进行的水化反应固化从而具有较强的抗压强度，然而，由于混凝土材料之间存在反应壁垒，普通混凝土材料的水化反应仅能完成70～80％，而且，混凝土材料的水化反应类似晶体结晶的过程，普通混凝土材料经水化反应后仅有约80％的产物形成了具有结构强度的混凝土，其余反应产物存在部分缺陷，导致混凝土整体的抗压强度不能进一步提高。
为了进一步提高混凝土的性能，现有技术中通常采用向其中添加强效剂，强效剂的主要作用主要有两个，一是增加混凝土材料的分散性，使得混凝土材料的颗粒之间能够充分地分散，防止其团聚在一起，进而加速水泥的水化过程，减少混凝土中水泥的使用量，二是增加其他混凝土添加剂如减水剂等对于混凝土材料的吸附能力，增强其使用效果。
CN 108424030 A公开了一种保坍型混凝土强效剂，按重量份数，所述强效剂包括如下组分：6～20份木质素磺酸盐、6～20份聚季铵盐、1～8份异戊烯醇聚氧乙烯醚、8～20份羟基胺，该技术方案通过在传统混凝土强效剂中引入聚季铵盐，能够提高混凝土的和易性，并且能够有效的在增强混凝土强度的前提下降低混凝土的坍落度损失。
CN 104016617 A公开了一种混凝土强效剂及其制备方法，混凝土强效剂包括异戊烯醇聚氧乙烯醚1～8重量份；三乙醇胺8～20重量份；改性淀粉4～15重量份；木质素磺酸钠6～20重量份；填充料1～8重量份；以及水分27～70重量份。制备方法包括：首先将异戊烯醇聚氧乙烯醚、木质素磺酸钠、填充料加入到反应器中，在50～80℃温度下搅拌1～2小时，得到混合物A；进而将三乙醇胺、改性淀粉在水中搅拌0.5～1小时，得到混合物B；最后向混合物A中倒入混合物B，混合搅拌1小时后，得到混凝土强效剂母液。该技术方案可应用于混凝土添加剂技术领域，能够实现有效改善现有技术中混凝土所存在的缺陷，能够提高混凝土的综合性能。
现有技术中，强效剂的原料中常常包括减水剂，而减水剂中聚羧酸减水剂的性能最好，但是其成本较高，且制备工艺复杂。相比于聚羧酸类减水剂，木质磺酸盐减水剂成本低，制备工艺简单，但是其减水率一般仅有8～10％，使用范围较窄。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种透水型混凝土强效剂，所述混凝土强效剂中加入了特殊的减水剂，保证混凝土机械性能的同时，使得在不添加其他减水剂的情况下混凝土的减水率提高至20％以上，且给予混凝土良好的透水性能。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：
木质素磺酸钠 10～25份；
异戊烯醇聚氧乙烯醚 1～5份；
减水剂 5～10份；
其中，所述减水剂的原料包括木质素磺酸盐、烷基磺酸钠以及长碳链烷基醇。
其中，木质磺酸盐的重量份可以是11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23或24份等，减水剂的重量份可以是6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份或9.5份等，异戊烯醇聚氧乙烯醚的重量份可以是1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，按照质量份计，所述减水剂的原料包括：
木质素磺酸盐 20～30份；
烷基磺酸钠 12～20份；
长碳链烷基醇 12～20份。
其中，木质素磺酸盐的质量份可以是21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份或29份等，烷基磺酸钠的质量份可以是13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等，长碳链烷基醇的质量份可以是13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，将烷基磺酸钠与木质素磺酸盐复配使用，提高了减水剂与混凝土中固体颗粒的结合能力，但是烷基磺酸钠本身具有长碳链，而木质磺酸盐具有多个苯环结构，这就造成了二者之间的分子间作用力较弱，而烷基磺酸钠中的长碳链易本身通过范德华力缠绕在一起，因此本发明为了进一步提高减水剂与混凝土中固体颗粒的结合能力，加入长链烷基醇，有烷基磺酸钠具有多个氧原子，可以作为氢键位点，而长链烷基醇本身具有羟基，可形成氢键，长碳链可以通过范德华力与烷基磺酸钠作用，增加了烷基磺酸钠与木质素磺酸盐的协同作用，使得减水剂的减水能力进一步提升。
本发明中，所述强效剂在起到增强混凝土机械强度的同时，由于减水剂与混凝土中的固体颗粒结合后在固体颗粒表面形成了稀疏的憎水层，由于固体颗粒之间堆积后存在缝隙，当水分流入时，由于憎水层的存在使得水分不易在固体颗粒之间的缝隙中堆积，增强了混凝土中孔隙的透水能力，提高了混凝土的透水性能。
作为本发明优选的技术方案，所述减水剂中木质素磺酸盐与所述烷基磺酸钠的质量比为(1.2～1.5):1，如1.25:1、1.3:1、1.35:1、1.4:1或1.45:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述木质磺酸盐为木质磺酸钠。
优选地，所述长碳链烷基醇包括C12～C18的烷基磺酸钠，如C13、C14、C15、C16或C17的长碳链烷基醇。
优选地，所述烷基磺酸钠为C12～C18的烷基磺酸钠，如C13、C14、C15、C16或C17的烷基磺酸钠。
作为本发明优选的技术方案，按照重量份计，所述减水剂包括1～5份引气剂，如1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份或4.5份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述引气剂包括松香树脂类引气剂和/或烷基苯磺酸类引气剂。
优选地，按照重量份计，所述强效剂包括水40～60份，如42份、45份、48份、50份、52份、55份或58份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，按照重量份计，所述强效剂包括水30～50份，如32份、35份、38份、40份、42份、45份或48份等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述减水剂的制备方法包括：
将所述木质素磺酸盐以及所述烷基磺酸钠混合，再加入所述长碳链烷基醇混合，混合后加热静置，冷却得到所述减水剂。
作为本发明优选的技术方案，所述木质素磺酸盐以及烷基磺酸钠在搅拌下混合。
优选地，所述加班的速率为200～500rpm，如250rpm、300rpm、350rpm、400rpm或450rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的时间为30～90min，如35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min或85min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，加入所述长碳链烷基醇后在搅拌下混合。
优选地，所述加班的速率为200～500rpm，如250rpm、300rpm、350rpm、400rpm或450rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的时间为30～90min，如35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min或85min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热的温度为40～60℃，如42℃、45℃、48℃、50℃、52℃、55℃或58℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述加热静置的时间为120～180min，如130min、140min、150min、160min或170min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述木质素磺酸盐以及所述烷基磺酸钠与水共同混合。
优选地，加入所述长碳链烷基醇时加入引气剂。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种透水型混凝土强效剂，所述混凝土强效剂中加入了特殊的减水剂，保证混凝土机械性能的同时，使得在不添加其他减水剂的情况下混凝土的减水率提高至20％以上，且给予混凝土良好的透水性能。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠10份，异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG-2400 1份，减水剂5份，水30份。
所述减水剂的制备方法为：
将20份木质素磺酸钠、40份水以及15份十二烷基磺酸钠在200rpm下搅拌混合90min，再加入12份十八醇继续在200rpm下搅拌混合90min，混合后于40℃下静置180min，冷却至室温得到所述减水剂。
实施例2
本实施例提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠25份，异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG-2400 5份，减水剂10份，水50份。
所述减水剂的制备方法为：
将30份木质素磺酸钠、60份水以及20份十二烷基磺酸钠在500rpm下搅拌混合30min，再加入20份十六醇继续在500rpm下搅拌混合30min，混合后于60℃下静置120min，冷却至室温得到所述减水剂。
实施例3
本实施例提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠20份，异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG-2400 3份，减水剂8份，水40份。
所述减水剂的制备方法为：
将22份木质素磺酸钠、50份水以及16份十二烷基磺酸钠在300rpm下搅拌混合60min，再加入20份十二醇继续在300rpm下搅拌混合60min，混合后于50℃下静置150min，冷却至室温得到所述减水剂。
实施例4
本实施例提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠20份，异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG-2400 3份，减水剂8份，水40份。
所述减水剂的制备方法为：
将22份木质素磺酸钠、50份水以及16份十二烷基磺酸钠在300rpm下搅拌混合60min，再加入20份十二醇以及1份十二烷基苯磺酸钠继续在300rpm下搅拌混合60min，混合后于50℃下静置150min，冷却至室温得到所述减水剂。
实施例5
本实施例提供一种透水型混凝土强效剂，按照重量份计所述强效剂的原料包括：木质素磺酸钠20份，异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG-2400 3份，减水剂8份，水40份。
所述减水剂的制备方法为：
将22份木质素磺酸钠、50份水以及16份十二烷基磺酸钠在300rpm下搅拌混合60min，再加入20份十二醇以及5份十二烷基苯磺酸钠继续在300rpm下搅拌混合60min，混合后于50℃下静置150min，冷却至室温得到所述减水剂。
对比例1
本对比例除了不加入16份十二烷基磺酸钠，而是仅加入38份木质素磺酸钠外，其他条件均与实施例3相同。
对比例2
本对比例除了不加入20份十二醇，而是加入70份水外，其他条件均与实施例3相同。
对比例3
本对比例除了木质磺酸钠为26份，十二烷基磺酸钠为12份外，其他条件均与实施例3相同。
对比例4
本对比例除了木质磺酸钠为20份，十二烷基磺酸钠为18份外，其他条件均与实施例3相同。
按照配方自行配制混凝土材料，其具体组分按重量份数计算为：水泥461份(自配，成分按重量百分数计算为，硅酸盐熟料78％、石膏4.5％、石灰石7.5％和粉煤灰10％)、粉煤灰90份、矿粉50份、砂512份、石1252份，水泥中还添加有0.01％的广东基业长青节能环保实业有限公司生产的QZ-99B型助磨剂。
分别将实施例1-5以及对比例1-4制备得到的混凝土强效剂和水按照重量比1:19的比例配置成溶液，分别将上述溶液、水和混凝土材料混合(水和混凝土材料的比值为0.079:1)，使得溶液中的混凝土强效剂的重量占混合料总重量的0.5％，室温下经过28d固化，得到混凝土，取水和混凝土材料(强效剂中减水剂全部替换为木质素磺酸钠)按照相同比例混合，室温下经过28d固化，得到的混凝土做为空白例1，取水和混凝土材料(强效剂中不加入减水剂)按照相同比例混合，室温下经过28d固化，得到的混凝土做为空白例2。
通过如下测试方法对上述得到的各混凝的性能进行测试，测试结果列于表1。
(1)混凝土和易性测试
根据国家标准GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土的和易性和工作性能进行测试。
(2)混凝土抗压强度实验
根据国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中所述的方法对混凝土的抗压强度进行测试。
(3)透水率测试
根据标准CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中所述的方法测定上述再生混凝土1～21的透水率。
表1
按照上述混凝土材料与水的比例，依次减少水的用量5％，15％以及25％，其他条件不变，再次进行和易性和抗压强度的测试，结果如表2-4所示。
表2
表3
和易性 抗压强度/MPa 透水率/mm/s
实施例1 好 35.8 24.7
实施例2 好 35.6 26.1
实施例3 好 35.2 24.8
实施例4 好 35.3 25.1
实施例5 好 35.7 25.2
对比例1 良好 33.7 16.5
对比例2 良好 33.5 16.3
对比例3 良好 33.1 16.5
对比例4 良好 33.2 16.2
空白例1 良好 32.6 13.7
空白例2 一般 30.3 11.9
表4
从表1-4的测试结果可以看出，相比于空白例2，强效剂加入减水剂后，混凝土的和易性、抗压强度以及透水性均有所提高。当用水量较少5％时，实施例1-5以及对比例1-4提供的减水剂加入的混凝土的易性、抗压强度以及透水性变化不大，空白例1仅以木质磺酸钠作为强效剂中的减水剂，其变化依然不大。当用水量减少15％时，对比例1-4以及空白例1的易性、抗压强度以及透水性均产生了明显下降，而实施例1-5的和易性、抗压强度以及透水性小幅下降。当用水量减少25％时，对比例1-4以及空白例1的易性、抗压强度以及透水性均产生了明显下降，而实施例1-5的易性、抗压强度以及透水性小幅下降。可见，本发明提供的透水性混凝土强效剂大大提高了混凝土透水能力和减水能力，同时加入的其他组份均为廉价化学品，使得本发明提供的减水剂具有很强的经济效益。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种透水型混凝土强效剂，其特征在于，按照重量份计所述强效剂的原料包括：
木质素磺酸钠 10～25份；
异戊烯醇聚氧乙烯醚 1～5份；
减水剂 5～10份；
其中，所述减水剂的原料包括木质素磺酸盐、烷基磺酸钠以及长碳链烷基醇。
2.根据权利要求1所述的混凝土强效剂，其特征在于，按照质量份计，所述减水剂的原料包括：
木质素磺酸盐 20～30份；
烷基磺酸钠 12～20份；
长碳链烷基醇 12～20份。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述减水剂中木质素磺酸盐与所述烷基磺酸钠的质量比为(1.2～1.5):1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述木质磺酸盐为木质磺酸钠；
优选地，所述烷基磺酸钠包括C12～C18的烷基磺酸钠；
优选地，所述长碳链烷基醇为C12～C18的长碳链烷基醇。
5.根据权利要求1-4任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，按照重量份计，所述减水剂包括1～5份引气剂；
优选地，所述引气剂包括松香树脂类引气剂和/或烷基苯磺酸类引气剂；
优选地，按照重量份计，所述减水剂包括水40～60份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，按照重量份计，所述强效剂包括水30～50份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述减水剂制备方法包括：
将所述木质素磺酸盐以及所述烷基磺酸钠混合，再加入所述长碳链烷基醇混合，混合后加热静置，冷却得到所述减水剂。
8.根据权利要求7所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述木质素磺酸盐以及烷基磺酸钠在搅拌下混合；
优选地，所述加班的速率为200～500rpm；
优选地，所述搅拌的时间为30～90min。
9.根据权利要求7所述的混凝土强效剂，其特征在于，加入所述长碳链烷基醇后在搅拌下混合；
优选地，所述加班的速率为200～500rpm；
优选地，所述搅拌的时间为30～90min；
优选地，所述加热的温度为40～60℃；
优选地，所述加热静置的时间为120～180min。
10.根据权利要求7所述的混凝土强效剂，其特征在于，所述木质素磺酸盐以及所述烷基磺酸钠与水共同混合；
优选地，加入所述长碳链烷基醇时加入引气剂。
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