CN111484270A - 一种超远距离混凝土泵送剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超远距离混凝土泵送剂，每1000重量份的泵送剂由以下重量份的原料制成聚羧酸减水剂202.00‑198.00份；保坍剂121.20‑118.80份；保水增塑剂5.05‑4.95份；粘度调节剂3.03‑2.97份；缓凝剂35.35‑34.65份；消泡剂0.81‑0.79份；引气剂2.02‑1.98份；余量为水。其通过泵送剂原料中的各组分之间相互配合相互促进，进而提高泵送剂的泵送性能，使得泵送剂加强对混凝土的保水保坍缓凝润滑的效果，最终在保证混凝土自密实性能的同时，达到了满足混凝土的远距离泵送的目的。

Description

一种超远距离混凝土泵送剂

技术领域

本发明涉及泵送剂领域，更具体地说，它涉及一种超远距离混凝土泵送剂。

背景技术

千岛湖引水工程全称“杭州第二水源千岛湖配水工程”，是杭州“防洪水”“保供水”水利建设3年行动计划的重点工程项目。在千岛湖引水工程中，需要在千岛湖与杭州之间搭建一条由混凝土组成的直径5.5m的引水通道，然后在引水通道中心安装一个直径3.5m的水管，以此完成由千岛湖向杭州的供水。由于该引水通道处于水下或地下，且引水通道与水管之间的间距仅为1m，难以让施工设备或工人通过。因此，需要选用自密实混凝土作为施工材料，然后在地面完成该混凝土的制备后，再通过高压泵将混凝土送入施工点，其中混凝土的泵送距离长达1482m。

张明珠.混凝土远距离泵送技术的探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2012(31).一文中指出，根据一般的施工经验，混凝土的泵送距离一般为300-500m，若距离过长，容易发生堵管、混凝土的易变性变差、裂缝增加等问题。虽然该文献也提出了将混凝土泵送距离提升至 700米的技术方案，但是该技术方案难以适用于千岛湖引水工程所需的远距离泵送。因此，在兼顾混凝土自身自密实性能的同时，还能实现混凝土的远距离泵送，是该工程施工的难点所在。

自密实性能是指混凝土浇筑时不加振捣即能依靠其自重均匀地填充到模板各处的性能，其检测指标一般为混凝土的填充性、间隙通过性和离析性，而混凝土中添加的外加剂是影响混凝土自密实性能和泵送距离的主要因素。现有的自密实混凝土一般借助以萘系高效减水剂为主要组分的外加剂,可对水泥粒子产生强烈的分散作用,并阻止分散粒子凝聚。高效减水剂的减水率应≥25％,并应具有一定的保塑功能。

在很多混凝土工程中，萘系等传统外加剂由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要。在国内外备受关注的新一代减水剂——聚羧酸系减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，并具有良好的综合技术性能优势及环保特点，正逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。在我国，聚羧酸系减水剂已成功应用于三峡大坝等国家大型水利工程。同时聚羧酸减水剂也存在保坍性不足、很难满足超高超长距离混凝土泵送、粘度高等问题。

因此，目前一般采用聚羧酸系减水剂作为主要成分，并复配出泵送剂，以弥补聚羧酸系高性能减水剂的部分不足。泵送剂是一种改善混凝土泵送性能的外加剂，具有卓越的减水增强效果和缓凝保塑性能，能改善混凝土拌合物的泵送性能。所谓泵送性能，就是混凝土拌合物具有能顺利通过泵送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能。

授权公告号为CN104891853B的中国专利公开了一种抗泥泵送剂，包括15％-30％的聚羧酸减水剂、0.01％-0.03％的引气剂、0.2％-1.5％的缓凝剂、0.38％-1.6％的组合抗泥剂和余量的水。

上述现有技术的不足之处在于，上述泵送剂虽然减少了混凝土的坍落，但是对于聚羧酸系泵送剂的粘度高、难以满足远距离泵送等问题并没有得到解决，进而影响聚羧酸系泵送剂的泵送性能。因此，采用该泵送剂制备的混凝土的自密实性能不佳，且难以适应远距离泵送，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的发明目的在于提供一种超远距离混凝土泵送剂，其解决了现有泵送剂泵送性能不佳的问题，在保证混凝土自密实性能的同时，达到了满足混凝土的远距离泵送的目的。

为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种超远距离混凝土泵送剂，每1000重量份的泵送剂由以下重量份的原料制成，

通过采用上述技术方案，本泵送剂的原料中，以水作为溶剂、聚羧酸减水剂作为母材，并辅以引气剂和缓凝剂组成一个聚羧酸体系泵送剂；在该体系中，利用保水增塑剂减少泌水作用并增强塑性，以提高混凝土的前期强度，完成混凝土前期的保水保坍，然后保坍剂则直接与聚羧酸减水剂作用，改善聚羧酸减水剂的保坍性，在不影响混凝土前期强度的前提下，增强混凝土后期强度，完成混凝土后期的保水保坍；与此同时，粘度调节剂先与保水增塑剂协同作用，增强混凝土塑性、并降低混凝土粘性，使得混凝土具有良好的粘塑性，然后在缓凝剂的作用下，混凝土的水化硬化时间被延长，通过这些原料协同作用，使得混凝土具有良好的流动性，并能在较长的时间内保持塑形；另外，先通过消泡剂去除或抑制泵送剂制备中产生的泡沫或大气泡，再通过引气剂向泵送剂中引入小气泡，以使制备所得的泵送剂能在混凝土中具有良好的和易性，最终使得泵送剂能在较小掺量下(0.2-0.3％)也能具有良好的泵送性能；通过泵送剂原料中的各组分之间相互配合相互促进，进而提高泵送剂的泵送性能，使得泵送剂加强对混凝土的保水保坍缓凝润滑的效果，最终在保证混凝土自密实性能的同时，达到了满足混凝土的远距离泵送的目的。

进一步地，所述聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂，其中，所述聚醚类聚羧酸高性能减水剂的含固量为40％。相较于传统的高效减水剂，含固量为40％的聚醚类聚羧酸高性能减水剂的混凝土在混凝土保坍性、混凝土和易性、混凝土保水性、可泵性及大幅提高硬化混凝土后期强度等方面表现优异，是一种绿色环保产品，因此优选采用该种聚羧酸减水剂。

进一步地，所述保坍剂为醚类聚羧酸保坍剂。依据聚羧酸减水剂的“吸附-分散“及坍落度保持机理,醚类聚羧酸保坍剂是通过引入酸酯结构，减小聚合物分子主链中羧基密度，降低其吸附能力，调整吸附平衡，实现聚羧酸减水剂的分散性能和经时保持性能之间的调控，进而改善普通聚羧酸类减水剂的坍落度保持能力。

进一步地，所述保水增塑剂包括β-萘磺酸盐甲醛缩合物。β-萘磺酸盐甲醛缩合物，俗称扩散剂或分散剂，属于阴离子表面活性剂，作为水泥的减水剂，显著提高水泥的前期强度和干燥时间；因此，保水增塑剂能作为聚羧酸减水剂的辅助，协同起到减水、保塑、保坍、调凝的作用，使混凝土在泵送过程中不离析、不泌水、不堵泵。

进一步地，所述粘度调节剂为纤维素醚、黄原胶、枸橼胶中的一种或几种的组合物。优选地，粘度调节剂为纤维素醚。有别于市场上常见的纤维素、糊精等增稠产品，纤维素醚等与聚羧酸减水剂的相容性好，并且稳定性好，适用于长时间储存；其中，纤维素醚通过高分子结构吸附多余水分，并形成空间三维网状结构，从而有效提高混凝土的和易性，使混凝土中的气泡更加稳定不易破裂，并降低聚羧酸减水剂对混凝土原材料、用水量和掺量的敏感性，降低施工难度。

进一步地，所述缓凝剂为糖类缓凝剂和磷酸盐类缓凝剂中的一种或几种的组合物。糖类缓凝剂和磷酸盐类缓凝剂均能使掺有该泵送剂的混凝土水化速度和水化热降低，并进一步延长混凝土凝结时间。

优选地，所述缓凝剂由白糖和葡萄糖酸钠组成，所述白糖和葡萄糖酸钠的重量比为20： 15。采用该比例糖类缓凝剂配置的缓凝剂，其制备的泵送剂的泵送性能较好。

进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。有机硅烷消泡剂一般是应用于溶剂型木器漆的生产和应用过程中阻止泡沫和水泡的形成的，现用于泵送剂的制备，能起到阻止泡沫和大气泡的形成的目的。

进一步地，所述引气剂为聚醚类引气剂。虽然在引气剂在聚羧酸系减水剂复配中的应用一文中指出，三萜皂甙类引气剂比聚醚类引气剂在具有更好的保坍性能，但是在本泵送剂中，通过聚醚类引气剂与粘度调节剂等复配，提高了聚醚类引气剂引入的小气泡的稳定性，也达到了提高泵送剂保坍性的效果。

进一步地，所述水为去离子水。采用去离子水可避免天然水中的阴阳离子污染泵送剂，进而保证泵送剂具有良好的泵送性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过泵送剂原料中的各组分之间相互配合相互促进，进而提高泵送剂的泵送性能，使得泵送剂加强对混凝土的保水保坍缓凝润滑的效果，最终在保证混凝土自密实性能的同时，达到了满足混凝土的远距离泵送的目的。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

制备例

1.聚羧酸减水剂的制备例

将380份烯丙基聚氧乙烯醚和240份去离子水放入反应容器中，搅拌并加热，使反应容器内的物质的温度升至59-61℃，在保持温度59-61℃下，搅拌使所加入的物质完全溶解。使反应容器内的物质的温度保持在59-61℃并持续搅拌，并且向反应容器中一次性投入9份浓度为27％的双氧水；搅拌10min后，向反应容器中同时滴加60份浓度为80％的丙烯酸水溶液和80份调节-还原混合液(含0.6份维生素C和1.2份巯基丙酸)，其中，丙烯酸水溶液的滴加时间为180min，调节-还原混合液的滴加时间为210min。滴加完毕后，保温1.5h，然后使反应容器内的物质降温至40-50℃，接着用氢氧化钠水溶液调节其pH，将pH调至6-7，制得含固量为40％的聚醚类聚羧酸高性能减水剂。

2.保坍剂的制备例

先往反应容器内加入150份甲基丙基聚氧乙烯醚，16份对苯乙烯磺酸钠和110份去离子水，搅拌待物料完全溶解至透明状态，加入2份双氧水继续搅拌5-10min之后，开始均匀滴加甲溶液和乙溶液。其中甲溶液由20份丙烯酸，10份丙烯酸乙酯和30份去离子水组成；乙溶液由1份L-抗坏血酸、1份3-巯基乙酸和18g去离子水组成。温度控制在50℃，控制甲溶液3h滴完，乙溶液4.5h滴完。等乙溶液滴完后，继续搅拌1h熟化。加入30％液碱37份，调节pH值为7左右，并用去离子水调节浓度到40％，即得聚醚类聚羧酸保坍剂。

3.去离子水的制备例

取原水，依次经过多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、反渗透设备，得到半成品水。最后将半成品水进行电去离子，得到去离子水。

实施例

实施例1：一种超远距离混凝土泵送剂，其制备方法包括以下步骤：先加入部分去离子水，开始搅拌，然后在25-35℃下依次加入减水剂、保坍剂、保水增塑剂、粘度调节剂、缓凝剂、消泡剂、引气剂，然后加去离子水至1t，在10-40℃下持续搅拌2h，得到泵送剂。

其中，原料中各组分的规格如表1所示，泵送剂原料中各组分及重量如表2所示。

表1原料中各组分的型号及生产厂家

组分	型号	生产厂家
			减水剂	聚醚类聚羧酸高性能减水剂、固化率40％	自制
保坍剂	醚类聚羧酸保坍剂	自制
			保水增塑剂	混凝土泵送剂SK-B	宁波中水科化工科技有限公司
粘度调节剂	高性能粘度改性剂SK-420	宁波中水科化工科技有限公司
			缓凝剂	重量比为20:15的白糖和葡萄糖酸钠	市购
消泡剂	有机硅烷消泡剂EfkaSI2035	巴斯夫化学
			引气剂	引气剂AE200	德国克莱恩
水	去离子水	自制

实施例2：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

实施例3：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

实施例4：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

实施例5：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

对比例

对比例1：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

对比例2：一种超远距离混凝土泵送剂，与实施例1的不同之处在于，原料中各组分及重量如表2所示。

表2原料中各组分及重量

性能检测试验

1.泵送距离试验

根据JGJ55-2011制备试验用混凝土。其中，试验用混凝土由以下重量份的原料制成，水泥230份、矿粉60份、粉煤灰110份、天然矿670份、石子1078份、水165份、上述制备得到的泵送剂6.4份。

采用制备得到的试验用混凝土，并以混凝土泵送泵为动力源，检测试验用混凝土的泵送距离。其中，泵送距离检测方法参见JGJ/T10-2011。

2.自密实性能试验

采用制备得到的试验用混凝土进行如下新拌自密实混凝土自密实性能测试。

2.1.填充性-必控指标

检测坍落扩展度：性能等级760mm≤SF2≤850mm。

扩展时间T₅₀₀：性能等级VS1≥2s。

2.2.间隙通过性

坍落扩展度与J环扩展度差值：性能等级0≤PA2≤25mm。

2.3.抗离析性

离析率：性能等级SR2≤15％。

其中，自密实混凝土拌合物的自密实性能及要求、新拌自密实混凝土自密实性能测试方法参见JGJ/T283-2012。

表3性能检测试验结果

从表2可以看出，添加有本发明泵送剂的混凝土均满足自密实混凝土拌合物的自密实性能及要求，同时采用本泵送剂具有更优的泵送性能，能使混凝土实现1482m的远离距离泵送。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，每1000重量份的泵送剂由以下重量份的原料制成，

2.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂，其中，所述聚醚类聚羧酸高性能减水剂的含固量为40％。

3.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述保坍剂为醚类聚羧酸保坍剂。

4.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述保水增塑剂包括β-萘磺酸盐甲醛缩合物。

5.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述粘度调节剂为纤维素醚、黄原胶、枸橼胶中的一种或几种的组合物。

6.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述缓凝剂为糖类缓凝剂和磷酸盐类缓凝剂中的一种或几种的组合物。

7.根据权利要求6所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述缓凝剂由白糖和葡萄糖酸钠组成，所述白糖和葡萄糖酸钠的重量比为20：15。

8.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

9.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述引气剂为聚醚类引气剂。

10.根据权利要求1所述的一种超远距离混凝土泵送剂，其特征在于，所述水为去离子水。