一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑及其使用方法，其中屏蔽劑采用以下質(zhì)量份數(shù)的原料配混而成：五水偏硅酸鈉35～55份、三聚磷酸鈉30～50份、聚乙二醇7～15份、腐植酸鈉3～8份和聚丙烯酸鈉5～10份；用于水泥凈漿、水泥砂漿和混凝土生產(chǎn)時(shí)，只需加入相應(yīng)質(zhì)量比例的屏蔽劑，就可以達(dá)到改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負(fù)面效應(yīng)的效果，可以有效的提高含粘土的水泥混凝土體系的流動(dòng)性等工作性能，同時(shí)不降低體系的強(qiáng)度等力學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水泥、混凝土外加劑領(lǐng)域，尤其涉及一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑及其使用方法，屏蔽劑適用于摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系含泥較多的情況。
【背景技術(shù)】
[0002]集料是混凝土的重要組成部分，含泥量是衡量集料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一；目前，混凝土原材料的生產(chǎn)現(xiàn)狀表明:泥是混凝土集料中一個(gè)不可避免的組分，大量的工程實(shí)踐、科學(xué)研究表明，集料附含泥對(duì)混凝土性能有不利的影響，特別是含泥量高或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的集料對(duì)混凝土性能影響十分明顯。
[0003]聚羧酸減水劑因具有高減水率、高保坍性、分子結(jié)構(gòu)可調(diào)和綠色環(huán)保等優(yōu)良性能，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于混凝土工程中。然而，大量的工程實(shí)例及研究表明，聚羧酸減水劑與混凝土原材料存在相容性差的問(wèn)題，其中，混凝土集料中不可避免的泥對(duì)摻聚羧酸減水劑混凝土的工作性能等具有顯著的影響，主要表現(xiàn)為聚羧酸減水劑的減水分散能力嚴(yán)重下降、流動(dòng)性降低、保坍效果差，進(jìn)而導(dǎo)致硬化混凝土強(qiáng)度降低。
[0004]粘土是集料附含泥中影響水泥混凝土性能的主要組成部分，其對(duì)水泥混凝土的流動(dòng)性影響可能有兩方面的原因:其一，粘土有巨大的比表面積，能吸附大量拌合用水，降低水泥混凝土的流動(dòng)性；其二，粘土與水泥顆粒競(jìng)爭(zhēng)吸附聚羧酸減水劑，從而影響水泥混凝土的流動(dòng)性，資料顯示蒙脫土及膨潤(rùn)土吸附減水劑的能力是水泥的數(shù)十倍。
[0005]在聚羧酸減水劑存在情況下，骨料含有一定量的粘土，不同程度降低了摻聚羧酸減水劑砂漿流動(dòng)性；與不摻聚羧酸減水劑的水泥凈漿相比，粘土對(duì)摻有聚羧酸減水劑的凈漿流動(dòng)性影響更為顯著，證明了粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附作用，粘土影響砂漿或凈漿流動(dòng)性的程度與粘土的種類及比表面積有關(guān)。此外，粘土具有巨大的表面能，通過(guò)吸附聚羧酸減水劑而消耗自由能，聚羧酸減水劑的疏水基團(tuán)從水溶液中逃逸出來(lái)，有利于粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附。另外，粘土吸附的陽(yáng)離子如Ca2+可與RC00—形成難溶于水的絡(luò)合物，從而消耗部分聚羧酸減水劑。粘土在堿性溶液中帶負(fù)電，但是粘土帶電的不均勻性也可能吸附聚羧酸這種陰離子表面活性劑。
[0006]目前，針對(duì)粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土負(fù)效應(yīng)的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者研究了其影響機(jī)理并提出了一些抑制措施，但都不具有普適性。研究較多的措施是通過(guò)化學(xué)改性的方法，優(yōu)化聚羧酸減水劑分子，使其帶對(duì)粘土有耐性的官能團(tuán)，或者合成直鏈線性的聚羧酸減水劑，可以有效改善含泥漿體的流變性能，降低聚羧酸系減水劑對(duì)粘土的敏感性。王子明等聚合成了一種直鏈狀聚羧酸系聚合物作為粘土抵抗劑，可降低粘土對(duì)聚羧酸減水劑的影響，但該粘土抵抗劑只能是特定的分子量和結(jié)構(gòu)的聚合物，對(duì)合成過(guò)程中的分子量要求高。申請(qǐng)?zhí)枮?01010574716.6，名稱為“一種抗泥型聚羧酸超塑化劑的制備方法”的專利公開(kāi)了一種抗 泥型聚羧酸超塑化劑，其與與普通聚羧酸減水劑相比具有良好的抗泥效果；但其制備過(guò)程復(fù)雜，且并未給出粘土適應(yīng)的種類范圍。因此，研究者提出通過(guò)物理復(fù)摻的手段達(dá)到改善粘土負(fù)效應(yīng)的目的，劉國(guó)棟提出一種用于抑制骨料含泥量較高對(duì)混凝土不利影響的Z劑，用它與聚羧酸減水劑復(fù)配使用具有一定改善效果，可相對(duì)降低聚羧酸減水劑的摻量，改善聚羧酸減水劑的使用效能；但這種方法要求助劑的摻量較高，甚至與聚羧酸減水劑的復(fù)配比例達(dá)到1:4時(shí)才具備一定效果，而且也并未說(shuō)明具體對(duì)于何種成分的泥起作用，對(duì)不同成分泥的改善效果差異等問(wèn)題。王信剛等人研究了一種可控緩釋聚羧酸減水劑，嘗試通過(guò)引入緩釋劑優(yōu)先吸附聚羧酸減水劑和緩凝劑，再將它們加入到混凝土體系中去，粘土?xí)任骄從齽┒Ｗo(hù)了聚羧酸減水劑，保證聚羧酸減水劑分子在水泥顆粒上發(fā)揮作用；但該方法的問(wèn)題在于，作為緩釋劑的沸石，本身吸附能力就很強(qiáng)，聚羧酸減水劑分子被其吸附后還能否自由脫除，若聚羧酸減水劑雖沒(méi)有被粘土吸附但卻被沸石吸附，是同樣無(wú)法發(fā)揮減水分散作用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，以降低或屏蔽粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負(fù)效應(yīng)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，其特征在于，由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:
五水偏娃酸鈉35~55份,三聚磷酸鈉30~55份,聚乙二醇7~15份,腐植酸鈉3~8份和聚丙烯酸鈉5~10份。
[0009]本方案針對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系，采用物理復(fù)摻的方法，選擇對(duì)聚羧酸減水劑使用性能較好的原料，再用物理復(fù)摻的方法發(fā)揮組分間的協(xié)同增效作用，以達(dá)到屏蔽或減少粘土所引起的摻聚羧酸減水劑水泥混凝土的負(fù)效應(yīng)的效果。
[0010]本方案中所用原料中的五水偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉、腐植酸鈉和聚丙烯酸鈉的陽(yáng)離子均為鈉離子，各組分之間具有較好的相容性。所得到的屏蔽劑一方面能先于聚羧酸減水劑吸附在粘土表面，阻止粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附，并且屏蔽劑對(duì)粘土具有一定的減水分散作用，使得粘土吸附的拌合水釋放出來(lái)從而增大體系的流動(dòng)性；另一方面，屏蔽劑對(duì)水泥顆粒也具有一定的減水分散作用和保坍效果，從而改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系的負(fù)效應(yīng)。
[0011]作為優(yōu)化，所述聚乙二醇為聚乙二醇800、聚乙二醇4000或者聚乙二醇8000。這樣的聚乙二醇具有較好的分散性、水溶性、穩(wěn)定性和潤(rùn)滑性，與許多有機(jī)物的相容性良好，可以與屏蔽劑中的其他組分相互配合，提高屏蔽劑的整體性能；而且這樣的聚乙二醇對(duì)聚羧酸減水劑具有明顯的塑化效果。優(yōu)選聚乙二醇8000，這是由于其鏈長(zhǎng)較長(zhǎng)，具有較大的空間位阻，有利于提高屏蔽劑的綜合性能；同時(shí)聚乙二醇8000的溶解性更好，與其他組分之間的相容性好，從性狀方面可以與其他原料形成更好的配合。 [0012]作為優(yōu)化，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，其特征在于，由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:
五水偏硅酸鈉48份，三聚磷酸鈉30份，聚乙二醇10份，腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份。
[0013]上述技術(shù)方案中，屏蔽劑的綜合性能達(dá)到最佳，對(duì)粘土的吸附力大于聚羧酸減水劑對(duì)粘土的吸附力，從而阻止了粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附，同時(shí)粘土吸附的拌合水釋放出來(lái)可以增大體系的流動(dòng)性；而且屏蔽劑對(duì)水泥顆粒的減水分散作用和保坍效果最好。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于水泥凈漿生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥質(zhì)量的0.08~0.16%。
[0015]上述技術(shù)方案中，攪拌加水過(guò)程是指向水泥中加水?dāng)嚢璧倪^(guò)程；在這個(gè)過(guò)程中將屏蔽劑加入水泥體系中，其中水泥體系中粘土與屏蔽劑的質(zhì)量比為1:0.05~0.20,這樣就可以屏蔽或者減少粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥體系的負(fù)效應(yīng)，其使用方式簡(jiǎn)單，較少的摻量即可達(dá)到較好的效果。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于水泥砂漿生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥砂漿中砂的質(zhì)量的0.12~0.18%。
[0017]上述技術(shù)方案中的攪拌加水過(guò)程是指向水泥砂漿的原料中加水?dāng)嚢璧倪^(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中將屏蔽劑加入水泥砂漿體系中，其中水泥砂漿體系中粘土與屏蔽劑的質(zhì)量比為1:0.10~0.40，這樣就可以改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥砂漿體系的負(fù)效應(yīng)，其使用方式簡(jiǎn)單，較少的摻量 即可達(dá)到較好的效果。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于混凝土生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入，其加入量為混凝土中細(xì)骨料的質(zhì)量的0.12~0.18%。
[0019]上述技術(shù)方案中，攪拌加水過(guò)程是指向混凝土原料中加水?dāng)嚢璧倪^(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中將屏蔽劑加入混凝土體系中，其中水泥混凝土體系中粘土與屏蔽劑的質(zhì)量比為1:0.10~0.40，這樣就可以改善粘土對(duì)混凝土體系的負(fù)效應(yīng)，其使用方式簡(jiǎn)單，而且較少的摻量即可達(dá)到較好的效果。
[0020]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明將有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料復(fù)配為一種屏蔽劑，各種原料之間具有較好的相溶性，所得屏蔽劑可以與聚羧酸減水劑協(xié)調(diào)使用；同時(shí)屏蔽劑對(duì)粘土的也具有很好的適應(yīng)性，在正常的工程含量范圍內(nèi)，可以適用于任意種類粘土及任意含泥量的水泥混凝土生產(chǎn)，尤其適用于含泥量高的水泥、水泥砂漿和混凝土生產(chǎn)，達(dá)到屏蔽或者減少粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負(fù)效應(yīng)的效果。
[0021]2、制備工藝簡(jiǎn)單，只需將各類原材料按一定配比稱料，然后采用物理方法攪拌混合均勻即可；而且使用時(shí)可溶于水單獨(dú)摻加，也可直接溶于聚羧酸減水劑，使用方法靈活、簡(jiǎn)單。
[0022]3、本發(fā)明中屏蔽劑的原料均為市售產(chǎn)品，價(jià)格低廉，在達(dá)到相同效果時(shí)，所需費(fèi)用比增大聚羧酸減水劑摻量所需費(fèi)用低；本發(fā)明的屏蔽劑的工業(yè)級(jí)原料價(jià)格為4500~5500元/噸，用于水泥混凝土生產(chǎn)時(shí)摻量不足水泥混凝土質(zhì)量的千分之二，因此，生產(chǎn)每噸只需增加不到3元的成本。
[0023]4、本發(fā)明中的改善聚羧酸減水劑分散性負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑可以優(yōu)先于聚羧酸減水劑吸附在粘土表面從而阻止了粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附，并且屏蔽劑對(duì)粘土具有一定的減水分散作用，使得粘土吸附的拌合水釋放出來(lái)從而增大體系的流動(dòng)性；而且屏蔽劑對(duì)水泥顆粒也具有一定的減水分散作用和保坍效果，可以改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系的負(fù)效應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1:
一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，按照質(zhì)量份稱取原料:五水偏硅酸鈉48份、三聚磷酸鈉30份、聚乙二醇8000 10份、腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到1#屏蔽劑。
[0026]實(shí)施例2:
一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，按照質(zhì)量份稱取原料:五水偏硅酸鈉35份、三聚磷酸鈉46份、聚乙二醇8000 7份、腐植酸鈉4份和聚丙烯酸鈉8份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到2#屏蔽劑。
[0027]實(shí)施例3:
一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，按照質(zhì)量份稱取原料:五水偏硅酸鈉40份、三聚磷酸鈉37份、聚乙二醇8000 8份、腐植酸鈉8份和聚丙烯酸鈉7份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到3#屏蔽劑。
[0028]性能測(cè)試:
為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，采用上述實(shí)施例1、2和3制備的屏蔽劑為實(shí)驗(yàn)例，測(cè)試摻入屏蔽劑前后水泥凈漿流動(dòng)度，砂漿擴(kuò)展度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，混凝土的坍落度、擴(kuò)展度和試件抗壓強(qiáng)度等性能參數(shù)的變化。
[0029]由于粘土的成分復(fù)雜，不可控因素較多，但影響水泥混凝土性能的主要成分是蒙脫石、伊利石、高 嶺石等具有較大吸附性的礦物組分，所以，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們選擇單礦物粘土如鈉基蒙脫土、鈣基蒙脫土、伊利土和高嶺土為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，規(guī)避其他因素的影響，并保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性。
[0030]( I)水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試:
采用實(shí)施例1、2和3制備的改善聚羧酸減水劑分散性負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試，測(cè)試方法參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試:其中所用水泥為P42.5R水泥；粘土取代水泥質(zhì)量的1% ;水灰比為0.29 ;聚羧酸減水劑的摻量為最佳摻量，在水泥凈漿生產(chǎn)攪拌加水過(guò)程中，將屏蔽劑與聚羧酸減水劑同時(shí)加入；測(cè)試結(jié)果如表1所示，表中屏蔽劑的摻量為其占水泥質(zhì)量的百分比:
【權(quán)利要求】
1.一種改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，其特征在于，由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成: 五水偏娃酸鈉35~55份,三聚磷酸鈉30~50份,聚乙二醇7~15份,腐植酸鈉3~8份和聚丙烯酸鈉5~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，其特征在于，所述聚乙二醇為聚乙二醇800、聚乙二醇4000或者聚乙二醇8000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑，其特征在于，由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成: 五水偏硅酸鈉48份，三聚磷酸鈉30份，聚乙二醇10份，腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份。
4.一種如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于水泥凈漿生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥質(zhì)量的0.08~0.16%。
5.一種如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于水泥砂漿生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入 ，其加入量為水泥砂漿中砂的質(zhì)量的0.12~0.18%。
6.一種如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑的使用方法，其特征在于，所述的改善粘土對(duì)摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負(fù)效應(yīng)的屏蔽劑用于混凝土生產(chǎn)，在攪拌加水過(guò)程中與聚羧酸減水劑同時(shí)加入或者先于聚羧酸減水劑加入，其加入量為混凝土中細(xì)骨料的質(zhì)量的0.12~0.18%。
【文檔編號(hào)】C04B24/28GK103896512SQ201410075133
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】王智, 張翠, 王林龍, 劉川, 考友哲, 熊鳳鳴 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 重慶思貝肯節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司