CN112174600A - 一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，将改性的醇胺类物质，加入硅酸盐水泥中，选择适量的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后加入适量的粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。本发明在混凝土中加入改性的醇胺类物质，降低了水分的分离和颗粒的聚合，促进了混合搅拌过程中的组分的均匀性，从而提高了混凝土成品的强度的均匀性，减少强度波动性。

Description

一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法

技术领域

本发明涉及一种提高混凝土强度的方法，具体地说是一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法。

背景技术

混凝土，是一种用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的材料。混凝土是当前世界上用量最大的建筑质料，宽泛地运用于工业与民用建筑、水利、交通、港口等工程中。混凝土是由胶凝质料、水和粗、细骨料按得当比例混合，拌制成拌合物，再经浇筑成型强硬后获得的人工石材，新拌制的混凝土，称为混凝土拌合物，它必需具备良好的和易性，才便于施工，并制的质量匀称、成型密实的混凝土；混凝土凝结强硬以后，称为强硬混凝土，强硬后的混凝土必需到达设计要求的强度，建筑物才气安全应用。因为混凝土的强度能概括反映混凝土的各项质量，所以，强度是否能到达设计要求，就具备至关重大的意义。 CN107200502A公开了一种高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土，该制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤，制备了一种高强度混凝土添加剂。该高强度混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度。

CN108585578A公开了一种高强度透水混凝土添加剂及其制备方法，涉及混凝土技术领域。其包括：微粉料0.5-3份，硫酸铵1-4份，硫酸钾1-4份，硫酸钠1-4份，氯化镁1-4 份，硫酸铁6-12份，硫酸亚铁1-4份，氯化钙9-14份，葡萄糖酸钠0.05-0.3份，水55-70份。该混凝土添加剂主要成分为无机物，毒性小，抗老化性能好。该添加剂中含有大量金属离子，并添加有微粉料，能够有效增强透水混凝土的强度和透水性。此外，本发明还涉及该添加剂的制备方法，工艺简单、周期短、成本低，适用于工业化生产。

虽然现有技术中已大量地存在通过添加剂来提高混凝土强度的研究，但是在实际施工中由于混凝土强度波动性很大，从而致使混凝土强度不足，这是常见的质量问题。因此急需开发一种能够解决混凝土强度波动大这一问题的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：混凝土强度波动大以及混凝土强度低，达不到设计要求的不足。

本发明提供一种能提高混凝土强度的方法，即在进行预拌混凝土生产时，加入改性的醇胺类化学物质为主的添加剂，与水泥等物质混合制备混凝土，能够减少强度的波动性，达到提高混凝土强度。

本领域技术人员可知，即使质量、工艺控制得较好，同一批混凝土成品的强度也不是完全相等的，而是在一定范围内波动，这就是混凝土的强度的波动性特点。混凝土强度实际是一个范围，而不是一个固定值。其主要原因在于混凝的强度受到原材料的质量、配合比、计量、搅拌、成型、养护及实验误差等诸多因素的影响，混凝土强度在这些因素的综合影响下随机波动。因此，混凝土的质量不仅表现为强度的高低，更主要表现为强度的波动。平均强度是表示混凝土质量优劣的重要指标，但并不是唯一的指标，平均强度相等的两批混凝土的强度分布可能完全不同，一批强度可能集中，另一批强度可能较分散，这种强度波动性用平均强度是无法表达的。因此，表示混凝土强度波动分散程度的离散性也是混凝土质量的重要因素。

目前的试验条件下，通过对配料、称量、浇注等工艺程序的精确控制，基本上可以在最大程度上降低外界的、人工操作以及机器操作带来的对波动性的不利影响。

目前影响混凝土强度波动性另一个重要因素是，搅拌混合时的混合物成分的均匀性。众所周知，混凝土的组分混合过程中，会加入大量的水，进行搅拌，目的为了提高混合物的流动性。但是由于各种原因，如水泥和水的早期水化反应引起的早期硬化作用，混凝土就会失去流动性；同时，如果失去流动性后，混合物中密度较大的组分的沉降可能产生水的分离(渗出)以及由于密度差异导致的分层(分离)。这样就在整个的混凝土成分中具有不同的强度性能，波动性会增加。

本发明通过采用包含醇胺类物质的添加剂，在预搅拌过程中，能够增加混合物的流动性，降低分层进而降低强度波动性。其原理在于：本发明的醇胺类物质，具有较好的表面活性，通过混合过程中，在醇胺类物质的氨基(-NH₂)等活性基团上引入更多的活性官能基团，如-COOH、-OH基团，进行改性。改性的醇胺类物质表面含有大量的羧基和羟基活性基团，通过与水泥细颗粒之间的吸附或键合作用，提高水泥颗粒的分散性和易和性；同时吸附基团后的水泥颗粒表面会产生相斥的静电，也利于水泥颗粒分散，降低团聚以及分层的现象。因此降低了成型后的混凝土的强度的波动性。具体地，本发明提供如下的方案：

一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，包括以下步骤：

1)醇胺类物质的改性：

按质量份比例10-50：1-5将醇胺类物质与有机酸，在加热条件80-100℃进行搅拌，反应时间为2-5h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例10-50：1-5将上述前驱体与不饱和单羧酸类的酯类水浴条件下进行反应，得到改性醇胺类物质；

2)混凝土的制备：

将步骤1)制备的改性醇胺类物质，加入硅酸盐水泥中，选择适量的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后加入适量的粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。其中，所述步骤1)的醇胺类物质为三乙醇胺、三丙醇胺、三异丙醇胺或三丁醇胺的一种或其组合。

所述步骤1)的有机酸为马来酸、马来酸酐、富马酸或甲基丙烯酸的一种或其组合。

所述步骤1)的不饱和单羧酸类的酯类为乙烯基磺酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丁烯酸甲基酯的一种或其组合。

所述步骤1)中水浴条件为100-200℃，时间为1-3h。

所述粗骨料为粒径5-20mm的矿渣或碎石。

所述硅酸盐水泥与粗骨料的配比为80-100：500-1000。

所述改性后的醇胺类物质占硅酸盐水泥总质量的10％～25％。

所述水灰比为0.4-0.8。

本发明的技术方案相比现有技术，取得的技术效果有：

本发明在混凝土中加入改性的醇胺类物质，降低了水分的分离和颗粒的聚合，促进了混合搅拌过程中的组分的均匀性，从而提高了混凝土成品的强度的均匀性，减少强度波动性。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，包括以下步骤：

1)醇胺类物质的改性：

按质量份比例10-50：1-5将醇胺类物质与有机酸，在加热条件80-100℃进行搅拌，反应时间为2-5h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例10-50：1-5将上述前驱体与不饱和单羧酸类的酯类水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

2)混凝土的制备：

将步骤1)制备的改性后醇胺类物质，加入硅酸盐水泥中，选择适量的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后加入适量的粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

所述步骤1)的醇胺类物质为三乙醇胺、三丙醇胺、三异丙醇胺或三丁醇胺的一种或其组合。

所述步骤1)的有机酸为马来酸、马来酸酐、富马酸或甲基丙烯酸的一种或其组合。

所述步骤1)的不饱和单羧酸类的酯类为乙烯基磺酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丁烯酸甲基酯的一种或其组合。

所述步骤1)中水浴条件为100-200℃，时间为1-3h。

所述粗骨料为粒径5-20mm的矿渣或碎石。

所述硅酸盐水泥与粗骨料的配比为80-100：500-1000。

所述改性后的醇胺类物质占硅酸盐水泥总质量的10％～25％。

所述水灰比为0.4-0.8。

实施例中使用的试剂样品，都是通过常规的试剂公司购买得到的高纯样品。各个实施例中，水浴条件可以控制在为100℃，时间为1h左右。粗骨料为10mm的矿渣。矿渣可以为铁矿渣，炼钢炉渣等。

实施例1

按质量份比例20：5将三乙醇胺与或甲基丙烯酸，在加热条件100℃进行搅拌，反应时间为3h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例40：2将上述前驱体与甲基丙烯酸甲酯水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

将制备的改性醇胺类物质，按占硅酸盐水泥总质量的20％质量分数，加入硅酸盐水泥中，选择的0.50的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后按照硅酸盐水泥与粗骨料为100：700的质量配比加入粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

实施例2

按质量份比例15：2将三乙醇胺与马来酸，在加热条件100℃进行搅拌，反应时间为2h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例30：3将上述前驱体与乙烯基磺酸酯水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

将制备的改性醇胺类物质，按占硅酸盐水泥总质量的13％质量分数，加入硅酸盐水泥中，选择的0.45的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后按照硅酸盐水泥与粗骨料为100：500的质量配比加入粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

实施例3

按质量份比例40：4将三丁醇胺与甲基丙烯酸，在加热条件100℃进行搅拌，反应时间为4h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例20：2将上述前驱体与甲基丙烯酸缩水甘油酯水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

将制备的改性醇胺类物质，按占硅酸盐水泥总质量的26％质量分数，加入硅酸盐水泥中，选择的0.50的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后按照硅酸盐水泥与粗骨料为100：900的质量配比加入粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

实施例4

按质量份比例40：5将三异丙醇胺与富马酸，在加热条件100℃进行搅拌，反应时间为 3h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例50：4将上述前驱体与丁烯酸甲基酯水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

将制备的改性醇胺类物质，按占硅酸盐水泥总质量的30％质量分数，加入硅酸盐水泥中，选择的0.63的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后按照硅酸盐水泥与粗骨料为100：600的质量配比加入粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

实施例5

按质量份比例50：5将三丙醇胺与甲基丙烯酸，在加热条件90℃进行搅拌，反应时间为2h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例40：5将上述前驱体与丁烯酸甲基酯水浴条件下进行反应，得到改性的醇胺类物质；

将制备的改性醇胺类物质，按占硅酸盐水泥总质量的16％质量分数，加入硅酸盐水泥中，选择的0.60的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后按照硅酸盐水泥与粗骨料为100：1000的质量配比加入粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

对比例1：

采用现有技术文献CN107200502A说明书中实施例1中的方法，制备混凝土样品。作为对比例1，测试其强度的波动性。

[混凝土抗压强度测试]

使用混凝土YAW-300抗压强度测试机进行测试。预先将每个实施例及对比例的试样脱模养护后，在不同区域切割出3块尺寸为150*150*150mm的立方体。其中，测量的强度为样品养护期3d、7d、28d天的抗压强度。

具体的强度测试方法如下：

(1)检査试件有无蜂窝、明显大型孔洞，若试件内中部三分之一长度内有蜂窝及孔洞，试件作废。

(2)在试件中部量宽度和高度，精确到1mm。

(3)调整两个可移动支座，使其与试验机下压头中心距离为225mm，旋紧支座；试件放在支座上,侧面朝上缓慢加初荷载约1KN,而后以0.02～0.05MPa/s(强度等级C30)、 0.05～0.08MPa/s(C30～60)、0.08MPa/s(C60)的速度均匀加荷；当试件接近破坏迅速变形时应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记录最大荷载和下边缘断裂位置。

其中，各个实施例样品的性能测试结果如下表1。

表1

从上表中可以看出，本发明实施例相对于现有技术中，混凝土添加了改性的醇胺添加剂后，造成了初凝时间的部分延迟，即相对地增加了流动性。但是对混凝土样品最终的强度也没任何不利的影响。更为重要的是，混凝土样品的强度波动性降低了，这更加有利于后期施工质量的保证。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，包括以下步骤：

1）醇胺类物质的改性：

按质量份比例10-50：1-5将醇胺类物质与有机酸，在加热条件80-100℃进行搅拌，反应时间为2-5h，冷却，得到前驱体；然后按质量份比例10-50：1-5将上述前驱体与不饱和单羧酸类的酯类水浴条件下进行反应，得到改性醇胺类物质；

2）混凝土的制备：

将步骤1）制备的改性醇胺类物质，加入硅酸盐水泥中，选择适量的水灰比进行预混合搅拌均匀，然后加入适量的粗骨料，进行搅拌、成型、脱模、养护，即得到混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述步骤1）的醇胺类物质为三乙醇胺、三丙醇胺、三异丙醇胺或三丁醇胺的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述步骤1）的有机酸为马来酸、马来酸酐、富马酸或甲基丙烯酸的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述步骤1）的不饱和单羧酸类的酯类为乙烯基磺酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丁烯酸甲基酯的一种或其组合。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述步骤1）中水浴条件为100-200℃，时间为1-3h。

6.根据权利要求1-4之一所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述粗骨料为粒径5-20mm的矿渣或碎石。

7.根据权利要求1-4之一所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述硅酸盐水泥与粗骨料的配比为80-100：500-1000。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述改性后的醇胺类物质占硅酸盐水泥总质量的10%~25%。

9.根据权利要求1-7之一所述的一种采用醇胺类物质提高混凝土强度的方法，所述水灰比为0.4-0.8。