CN110698109A

CN110698109A - 一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂

Info

Publication number: CN110698109A
Application number: CN201910903034.4A
Authority: CN
Inventors: 李晓庭; 吴德龙; 臧明辉; 宋海燕; 卞成辉; 王义强; 金川
Original assignee: Shanghai Jiangong Construction Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiangong Construction Material Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-01-17

Abstract

本发明公开了一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，按照重量百分数计，包括以下各组分：聚羧酸系减水剂5%‑10%、聚羧酸保坍剂10%‑15%、纳米纤维素8%‑12%、泌水调节剂1%‑3%、木质素5%‑10%、引气剂0.05%‑0.1%、消泡剂0.01%‑0.03%、缓凝剂0.5%‑1%，其余为水,所述纳米纤维素为水性纳米纤维素，由木质纤维加工而成，纤维粒径范围为20‑80nm，在高速搅拌条件下稀释至固含量为1%‑2%，稀释方法为在大于2000rpm转速搅拌器中搅拌20min以上，形成3D网状结构，所述泌水调节剂为纤维素醚类泌水抑制剂，所述木质素为木质素磺酸钠。本发明适用于低坍落度的混凝土泌水问题，并可解决高标号自密实混凝土容易出现的离析抓底的问题，能够大大改善混凝土施工性及稳定性。

Description

一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂。

背景技术

随着近年国家城市化进程的大力推进，混凝土作为最常用的建筑材料，其用量急剧攀升，但是随之而来的问题也逐渐增多。问题最为突出的便是资源型材料的紧张而带来的性能波动问题，这其中就有水泥，砂石等的性能波动。作为混凝土用量最大的两大原材料，其性能波动直接影响了混凝土的拌合物性能和后期硬化性能。由于近些年国家大力提倡环保和可持续发展战略，使得原有较为优质的自然资源得到限制，另水泥生产又是一些工业废产物和再生资源的处置点，这就造成了水泥在混凝土中异常性能的产生，比较多见的是水泥的经时损失和泌水问题，尤其是混凝土的滞后泌水问题，其原因组成较为复杂，有原材料的问题，也有混凝土配合比的问题。

现阶段，作为细骨料的砂用量也在随之增加，天然河砂作为一种消耗型自然资源。每年的开采数量也逐年递增，但随着近些年国家政策对资源的控制，其砂石资源正逐步走向枯竭，天然河砂的质量也随资源的紧张而出现下降趋势，部分地区已禁止进行天然砂石的开采。因此在逐步扩大的工程建设需求下，机制砂及许多颗粒级配较差的砂资源开始在工程中使用，随之也带来了许多的混凝土问题，比较突出的就是由于该类型的砂没有天然河砂的结构，其粒型较差，针片状颗粒较多，另砂的颗粒分布不均，造成该类砂的保水能力差，空隙率大，其拌制的混凝土和易性较差。保水性不足，很大程度上会造成混凝土泌水问题。

在此种水泥及砂石料资源都极度紧张的背景下，迫切需要一种能够有效改善混凝土此类问题的专用外加剂，在一定程度上可以解决混凝土由于水泥及砂石料颗粒级配问题引起的泌水，但又要保证混凝土的高流动性和工作性保持，有效缓解混凝土的高工作性和抗离析性之间的矛盾。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，寻求最为简便和经济有效的技术手段予以解决，本发明提供一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，用于解决低标号混凝土由于胶凝材料偏少而引起的混凝土和易性问题,包括一系列由于水泥及砂石料颗粒级配问题引起的泌水，同时适用于低坍落度的混凝土泌水问题，并可解决高标号自密实混凝土容易出现的离析抓底的问题，大大改善混凝土施工性及稳定性。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，按照重量百分数计，包括以下各组分：聚羧酸系减水剂5%-10%、聚羧酸保坍剂10%-15%、纳米纤维素8%-12%、泌水调节剂1%-3%、木质素5%-10%、引气剂0.05%-0.1%、消泡剂0.01%-0.03%、缓凝剂0.5%-1%，其余为水,

所述纳米纤维素为水性纳米纤维素，由木质纤维加工而成，纤维粒径范围为20-80nm，在高速搅拌条件下稀释至固含量为1%-2%，稀释方法为在大于2000rpm转速搅拌器中搅拌20min以上，形成白色的纳米纤维素悬浮液，具有3D网状结构，有效抑制游离水的析出。所述泌水调节剂为纤维素醚类泌水抑制剂，能够增加体系的粘度和稳定性，可解决聚羧酸减水剂用于混凝土生产敏感性大的问题。所述木质素为木质素磺酸钠，可用作辅助缓凝和引气，并对混凝土的和易性有积极作用。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述聚羧酸系减水剂为酯类聚羧酸系减水剂，其固体含量为40%-50%，pH为6-7，在规定掺量下，净浆流动度大于200mm。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述聚羧酸保坍剂为六碳型聚醚生产的聚醚类聚羧酸保坍剂，可有效提高混凝土的和易性。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述引气剂为醚类引气剂。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述消泡剂为有机硅、醚类或酯类消泡剂。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述缓凝剂为柠檬酸钠。

利用本发明的专用外加剂制备得到的混凝土可达到以下技术指标：混凝土减水率大于14%，所拌制的混凝土具有混凝土工作保持性和高流动性，2h扩展度损失小于20%，2h滞后泌水滤小于1%。

本发明采用外加剂的方式，更为经济和有效，采用了纳米纤维素这种独特的载体，利用其巨大的比表面积来增加整个混凝土体系的锁水能力，从根本上改善混凝土的泌水问题，纳米纤维素与体系中的泌水抑制剂和引气剂共同作用，有效的控制了混凝土体系中自由水的分离，相较于传统通过混凝土配合比增加胶凝材料以及配合比中增加细料来说，其经济效益和可操作性更高，具有较好的实践先进性。纳米纤维素在混凝土体系中，可作为抗拉伸材料存在，有利于提高混凝土的抗拉伸能力，有利于混凝土初期的裂缝控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明具有减水和保坍双重功能，在此基础上具有较好的混凝土和易性调节功能，采用了酯类和六碳型聚醚母液，降低了聚羧酸体系外加剂存在的生产敏感性问题，有利于混凝土生产企业生产过程的控制，具有良好的保坍功能，2h内混凝土工作性损失小于20%。

2、本发明具有独特的泌水抑制功能，能够有效解决由于水泥及集料问题导致的混凝土初期及滞后泌水，泌水率控制在1%以下。

3、本发明由于高标号混凝土可降低其屈服剪切应力，降低混凝土整体的粘度，避免高标号混凝土离析抓底问题的出现。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，该外加剂按照重量百分数计，包括以下各组分：聚羧酸系减水剂5%-10%、聚羧酸保坍剂10%-15%、纳米纤维素8%-12%、泌水调节剂1%-3%、木质素5%-10%、引气剂0.05%-0.1%、消泡剂0.01%-0.03%、缓凝剂0.5%-1%，其余为水。

在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述聚羧酸系减水剂为酯类聚羧酸系减水剂，其固体含量为40%-50%，pH为6-7，在规定掺量下，净浆流动度大于200mm。可选用三瑞化学生产的VIVID-910产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述聚羧酸保坍剂为六碳型聚醚生产的聚醚类聚羧酸保坍剂，可有效提高混凝土的和易性。可选用台界化工公司生产的TJ388型产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述纳米纤维素为水性纳米纤维素，由木质纤维加工而成，纤维粒径范围为20-80nm，在高速搅拌条件下稀释至固含量为1%-2%，稀释方法为在大于2000rpm转速搅拌器中搅拌20min以上，形成3D网状结构，有效抑制游离水的析出。可选用卡尔迪克公司生产的纳米纤维素类产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述泌水调节剂为纤维素醚类泌水抑制剂，能够增加体系的粘度和稳定性，可解决聚羧酸减水剂用于混凝土生产敏感性大的问题。可选用上海应诺施建材公司生产的LS800产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述木质素为木质素磺酸钠，可用作辅助缓凝和引气，并对混凝土的和易性有积极作用。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述引气剂为醚类引气剂。可选用江苏博特新材料公司公司生产的GYQ®-IV型产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述消泡剂为有机硅、醚类或酯类消泡剂。可选用江苏博特新材料公司生产的SBT®-PXP(III)消泡剂产品。在本发明的纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂中，所述缓凝剂为柠檬酸钠。

实施例1

取本发明中介绍的相应原材料进行复配，固体组分采用液体预溶模式加入，其

具体组成比例如下（其比例计算以质量百分比）：

采用上述配方生产的外加剂用于配制C30级配的混凝土，该型混凝土采用常规外加剂存在泌水的情况，主要是由于砂石细骨料的级配不连续以及水泥的泌水较为严重所致，其水泥适应性及砂石料的检测数据如下：

该混凝土中的水泥（P∙O42.5）采取净浆检测时存在半小时滞后泌水的情况，泌水量为净浆用水量的3%左右。采用该水泥生产混凝土泌水严重。

净浆数据如下：

问题水泥较正常水泥比具有净浆倒大的问题，而且存在一定程度的泌水，在混凝土中有可能造成混凝土滞后泌水严重。

该混凝土采用的砂石料骨料颗粒级配较差，单一粒径较多，该砂石料的颗粒分布数据如下：

根据JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》其细度模数计算结果为2.4，分计百分率大部分为0.63与0.315档位。其余较少，砂颗粒分布较为单一。不连续。容易造成砂的空隙率过大，不致密。所拌制的混凝土和易性差，保水性不足，容易造成混凝土后期的泌水。

本实施例中混凝土的配合比如下：

水	水泥PO42.5	II级粉煤灰	S95矿粉	砂石料（细度2.4）	5-25mm碎石	外加剂
							170	210	70	80	846	1034	4.7

其使用常规外加剂与纳米改性外加剂的数据对比如下：

序号	外加剂品种	初始状态坍落度mm/扩展度mm	0.5h坍落度mm/扩展度mm	1h坍落度mm/扩展度mm
					1	常规聚羧酸减水剂	230/480(无泌水)	235/440（表面泌水）	180/360（泌水严重，混凝土底部跑浆严重，和易性差）
2	纳米级专用外加剂	230/510（无泌水）	225/480（无泌水）	220/470（无泌水）

通过两组数据对比可以发现，在水泥及砂石存在问题的情况下容易造成混凝土的滞后泌水，这主要是由于砂石的颗粒分布不好，保水性差，水泥的颗粒分布不佳及水泥混合材问题等。一般解决该类问题主要采取两种思路。一是从配合比上着手，增加胶凝用量和改变砂的颗粒分布，但是该方法受限于成本和材料现实问题。其二为添加增稠类添加剂，此种方法可以增加水泥浆体的粘度，可以在一定程度上缓解泌水的速度，但是无法根本解决泌水，最终施工中由于混凝土振捣等问题还是会出现一定程度的泌水情况。

采用本发明的纳米级专用外加剂，由于引进了纳米级的纤维素纤维，物理上增加了整个体系的保水能力，另其分散的3D结构可在一定程度上封闭水在混凝土中的上升孔隙,从根本上杜绝了泌水的产生,是一种全新的概念。其在使用过程中，以外加剂的形式加入，对于预拌混凝土生产使用也较为方便,所需成本也较低,在实践应用和经济性上也具有常规手段所具有的优势。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims

1.一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，按照重量百分数计，包括以下各组分：聚羧酸系减水剂5%-10%、聚羧酸保坍剂10%-15%、纳米纤维素8%-12%、泌水调节剂1%-3%、木质素5%-10%、引气剂0.05%-0.1%、消泡剂0.01%-0.03%、缓凝剂0.5%-1%，其余为水,

所述纳米纤维素为水性纳米纤维素，由木质纤维加工而成，纤维粒径范围为20-80nm，在高速搅拌条件下稀释至固含量为1%-2%，稀释方法为在大于2000rpm转速搅拌器中搅拌20min以上，形成3D网状结构，所述泌水调节剂为纤维素醚类泌水抑制剂，所述木质素为木质素磺酸钠。

2.如权利要求1所述的一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂为酯类聚羧酸系减水剂，其固体含量为40%-50%，pH为6-7，在规定掺量下，净浆流动度大于200mm。

3.如权利要求1所述的一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，所述聚羧酸保坍剂为六碳型聚醚生产的聚醚类聚羧酸保坍剂。

4.如权利要求1所述的一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，所述引气剂为醚类引气剂。

5.如权利要求1所述的一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，所述消泡剂为有机硅、醚类或酯类消泡剂。

6.如权利要求1所述的一种纳米级混凝土高和易性抗泌水专用外加剂，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸钠。