一種混凝土增強劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土增強劑，其主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分與水配制而成：異丙醇胺類復(fù)合物30～40份；三乙醇胺10～12份；多元醇1～5份和硫代硫酸鈉3～5份。其制備方法包括：先配制異丙醇胺類復(fù)合物，再將異丙醇胺類復(fù)合物、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水混合，加水稀釋，攪拌均勻得到混凝土增強劑。應(yīng)用時直接將混凝土增強劑與水泥、礦粉、粉煤灰、減水劑、水、砂子和石子進行混合即可。本發(fā)明的產(chǎn)品對外加劑適應(yīng)性強，對混凝土后期強度增加顯著。
【專利說明】一種混凝土增強劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土外加劑【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種混凝土增強劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是人類最大宗的建筑結(jié)構(gòu)材料，它是由膠凝材料(水泥、粉煤灰、礦粉等)、骨料(包括砂,石等)及液體介質(zhì)(水、外加劑等)經(jīng)簡單機械拌和而成的復(fù)合材料體系?；炷烈彩且环N復(fù)雜多相的復(fù)合材料體系，不同相之間的界面過渡區(qū)是影響混凝土綜合性能最重要因素，混凝土的許多質(zhì)量問題(如強度不足、裂縫等)歸根到底都是界面過渡區(qū)有缺陷而產(chǎn)生的。盡管預(yù)拌混凝土已經(jīng)取得了長足的進步，但高水泥用量、高用水量、高水灰比這一“三高”現(xiàn)象仍然沒有實質(zhì)性改變。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，尤其是外加劑的使用，使得混凝土在性能上得到了顯著的提高，在成本上有了明顯的降低；但是為了確?；炷恋墓ぷ餍阅?，以目前的外加劑的效果，在混凝土中始終還有20%左右的水泥沒有充分水化反應(yīng)，因而無法進一步提高混凝土的強度。
[0003]針對這種現(xiàn)狀，各國專家學(xué)者在混凝土增強劑方面作了大量的科學(xué)研究，但始終沒有取得明顯的進展；直到最近十年由于新型小分子的表面活性劑的研制成功，才使得混凝土增強劑產(chǎn)品的研發(fā)取得實質(zhì)性突破。
[0004]混凝土增強劑是與混凝土外加劑一起在混凝土拌和過程中加入，用以提高混凝土抗壓強度，從而達到減 少膠凝材料用量、節(jié)約混凝土生產(chǎn)成本的目的。
[0005]CN102838315A號中國專利文獻公開了一種混凝土增強劑，它由聚丙烯酰胺共聚物水溶液和配合劑組成，聚丙烯酰胺共聚物水溶液占增強劑的質(zhì)量比為80%~95%，配合劑占增強劑的質(zhì)量比為5%~20% ;配合劑由膠體二氧化硅、三異丙醇胺、三聚磷酸鈉和三乙醇胺組成，其中膠體二氧化硅占所述增強劑的重量比為1%~5%，三異丙醇胺占增強劑的重量比為0.5%~3%，三聚磷酸鈉占增強劑的重量比為0.1%~5%，三乙醇胺占增強劑的重量比為
0.1%~3% ;增強劑的pH值8~10。其配制方法為:先將配合劑原料按比例用水配制成配合劑溶液；然后在攬祥下在聚丙稀酸胺共聚物水溶液中加入配合劑溶液，加完后繼續(xù)攬祥10分鐘以上，制得混凝土增強劑。
[0006]CN101397199A號中國專利文獻公開了一種水泥助磨增強劑，其是由醇胺類、多元醇類、酰胺類、引發(fā)劑等按1: 1.2~1.6: 0.1~0.5: 0.01~0.04的質(zhì)量比配制而成。醇胺與多元醇在反應(yīng)罐內(nèi)混勻，攪拌下控制反應(yīng)酸性，于100°C~110°C反應(yīng)2~6h ;加入酰胺和引發(fā)劑，調(diào)整PH值為7~7.5，再攪拌反應(yīng)3~5h ;經(jīng)堿中和至pH8~10得到成品。
[0007]從現(xiàn)有公開的大量文獻來看，主要存在以下缺陷:1)現(xiàn)有的增強劑產(chǎn)品針對純水泥生產(chǎn)工藝過程的較多，專門針對混凝土類的增強劑產(chǎn)品相對較少，然而水泥與混凝土的材料成分及性能差別較大，如果將水泥類增強劑直接照搬于混凝土中，往往效果會發(fā)生很大改變，很難達到預(yù)期的增強目的；2)現(xiàn)有的混凝土類增強劑與目前混凝土生產(chǎn)所用的外加劑適應(yīng)性不強，有的增強劑適應(yīng)萘系減水劑，但對聚羧酸和脂肪族減水劑則幾乎沒有效果；3)現(xiàn)有的部分混凝土類增強劑產(chǎn)品不僅配制困難，而且成本高，對混凝土性能的改善還有待進一步提高；4)現(xiàn)有的部分混凝土類增強劑產(chǎn)品原料獲取困難，產(chǎn)品環(huán)保性差，容易造成環(huán)境污染，這與綠色建筑的理念背道而馳；5)此外，現(xiàn)有的部分混凝土增強劑含有一定量的無機鹽，對混凝土的耐久性存在一定風險，且對混凝土后期強度增進率有限。
[0008]因此，如何對現(xiàn)有混凝土增強劑的配方、原料及制備工藝進行改進，一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員長期面臨的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對外加劑適應(yīng)性強、對混凝土后期強度增加顯著、以小分子有機表面活性劑為主要原料的環(huán)保性混凝土增強劑。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種混凝土增強劑，所述混凝土增強劑主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分與水配制而成:
[0011]
異丙醇胺類復(fù)合物30~40份；
三乙醇胺10~12份；
多元醇1~5份；和
硫代硫酸鈉3~5份；
[0012]所述異丙醇胺類復(fù)合物主要由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺混合配制而成。
[0013]上述的混凝土增強劑中，優(yōu)選的，所述異丙醇胺類復(fù)合物中三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺的質(zhì)量分數(shù)配比如下:
[0014]三異丙醇胺93.5%~98.0% ；
[0015]二異丙醇胺1.5% ~1.7% ；
[0016]一異丙醇胺0.3% ~5.0%。
[0017]上述的混凝土增強劑中，優(yōu)選的，所述多元醇是以甘油和二甘醇為主要成分的混合物。
[0018]上述的混凝土增強劑中，優(yōu)選的，所述混凝土增強劑的pH值控制在8.5~10.5，比重控制在1.02~1.15，固含量控制在6.0%~8.0%。
[0019]作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下
[0020](1)首先將所述三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺按設(shè)定的質(zhì)量分數(shù)配比混合配制成異丙醇胺類復(fù)合物；
[0021](2)將上述配制好的異丙醇胺類復(fù)合物、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下質(zhì)量配比攪拌均勻，配制成固含量為33.0%~44.0%的混凝土增強劑母液；
[0022]異丙醇胺類復(fù)合物30~40份；
三乙醇胺10~12份；
多元醇1~5份；和
硫代硫酸鈉3~5份；和
水38~56份；
[0023](3)向上述配制好的混凝土增強劑母液中加水稀釋，水的添加量與母液的質(zhì)量比為4~5:1，充分攪拌均勻后，得到固含量控制在6.0%~8.0%的混凝土增強劑。
[0024]作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的混凝土增強劑的應(yīng)用，將所述的混凝土增強劑與水泥、礦粉、粉煤灰、減水劑、水、砂子和石子進行混合，混合時的質(zhì)量份數(shù)配比如下:
[0025]
水泥(P042.5)200 份；
礦粉(S95級)100份；
粉煤灰(II級)60份；
減水劑(聚羧酸或萘系等)5~10份
水165份；
砂子(細度模數(shù)在1.6~3.0的河砂)875份；
石子(5mm~25mm的碎石)990份;
[0026]所述混凝土增強劑的用量占水泥、礦粉和粉煤灰的總質(zhì)量的0.4%~0.6%。
[0027]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述礦粉為S95礦粉；所述粉煤灰為II級粉煤灰，所述砂子為細度模數(shù)在1.6~3.0的河砂,所述石子為5_~25_的碎石。
[0028]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，創(chuàng)造性地采用了異丙醇胺類復(fù)合物，其屬于小分子量的表面活性劑，該異丙醇胺類復(fù)合物能夠更好地與大分子的減水劑進行配合使用，可在保證混凝土和易性的前提下，使外加劑更有效地發(fā)揮其減水效率，從而為提高混凝土強度創(chuàng)造了良好的條件。優(yōu)選的異丙醇胺類復(fù)合物中還包括一異丙醇胺和二異丙醇胺，一異丙醇胺和二異丙醇胺不僅分子量小，而且便于混凝土增強劑進入水泥分子團，然后再通過將異丙醇胺類復(fù)合物和三乙醇胺按一定比例配制成小分子表面活性劑溶液，使混凝土中積聚未充分反應(yīng)的水泥基礦物細粉料先分散均化后再凝聚，提高了混凝土漿體的豐富程度，改善了混凝土水化反應(yīng)的均勻性和充分性，從而在整體上提高了混凝土的強度。同時通過三乙醇胺與水泥中礦物成分的絡(luò)合化學(xué)作用，以及硫代硫酸鈉的化學(xué)激發(fā)作用，提高混凝土的早期強度；通過三異丙醇胺與水泥礦物成分C4AF (鐵鋁酸四鈣)的絡(luò)合化學(xué)反應(yīng)，持續(xù)提高混凝土的后期強度；通過晶格畸變作用，加快水化反應(yīng)，減少水化產(chǎn)物晶體礦物數(shù)量，提高凝膠產(chǎn)物數(shù)量，使二次火山灰反應(yīng)更加充分，極大地改善了混凝土漿-骨界面粘結(jié)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，有利于強度的持續(xù)提聞。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明的混凝土增強劑是幾種小分子的表面活性劑(異丙醇胺類復(fù)合物和三乙醇胺等)按一定的比例配制而成，與外加劑同時使用后能顯著改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)界面過渡區(qū)狀況，全面提升混凝土的力學(xué)性能，較大幅度提高混凝土各齡期的強度，從而達到降低混凝土中水泥用量的目的。本發(fā)明的產(chǎn)品無毒無害，對鋼筋無銹蝕危害，與各種水泥和減水劑有很好的適應(yīng)性，市場應(yīng)用前景廣闊。
【具體實施方式】
[0030]為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0031]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。 [0032]除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產(chǎn)品。
[0033]實施例1 (混凝土減水劑選用聚羧酸型高性能減水劑):
[0034]一種本發(fā)明的混凝土增強劑，其主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分與水配制而成:
[0035]
異丙醇胺類復(fù)合物30份；
三乙醇胺10份；
多元醇5份；和
硫代硫酸鈉3份；
[0036]異丙醇胺類復(fù)合物由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺混合配制而成。
[0037]上述的混凝土增強劑中，異丙醇胺類復(fù)合物中三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺的質(zhì)量分數(shù)配比如下:
[0038]三異丙醇胺98.0% ；
[0039]二異丙醇胺1.7% ；
[0040]一異丙醇胺0.3%。
[0041]上述的混凝土增強劑中，多元醇具體是指甘油和二甘醇的混合物。
[0042]上述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下步驟:
[0043](I)首先將三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺按設(shè)定的上述質(zhì)量分數(shù)配比混合配制成異丙醇胺類復(fù)合物；
[0044](2)將上述配制好的異丙醇胺類復(fù)合物、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下質(zhì)量配比攪拌均勻，配制成成固含量為39.0%的混凝土增強劑母液；
[0045]
異丙醇胺類復(fù)合物30份；
三乙醇胺10份；
多元醇5份；
硫代硫酸鈉3份和
水52份；[0046](3)向上述配制好的混凝土增強劑母液中加水稀釋，水的添加量與母液的質(zhì)量比為4:1，充分攪拌均勻15分鐘后，得到混凝土增強劑，pH值為9.2，比重為1.10，固含量為
7.8%。
[0047]將上述本實施例的混凝土增強劑進行應(yīng)用時，先將混凝土增強劑與水泥、礦粉、粉煤灰、減水劑、水、砂子和石子進行混合，混合時的質(zhì)量配比如下表1所示(以不添加本發(fā)明混凝土增強劑的產(chǎn)品作為對照樣):
[0048]表1:本實施例混凝土增強劑產(chǎn)品與對照樣的配方(每立方C30混凝土配比)
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種混凝土增強劑，其特征在于，所述混凝土增強劑主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分與水配制而成:異丙醇胺類復(fù)合物30~40份；三乙醇胺10~12份；多元醇1~5份；和
硫代硫酸鈉3~5份； 所述異丙醇胺類復(fù)合物主要由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺混合配制而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土增強劑，其特征在于，所述異丙醇胺類復(fù)合物中三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺的質(zhì)量分數(shù)配比如下: 三異丙醇胺93.5%~98.0% ； 二異丙醇胺1.5%~1.7% ； 一異丙醇胺0.3%~5.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土增強劑，其特征在于，所述多元醇是以甘油和二甘醇為主要成分的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土增強劑，其特征在于，所述混凝土增強劑的pH值控制在8.5~10.5，比重控制在1.02~1.15，固含量控制在6.0%~8.0%。
5.一種如權(quán)利要求1~4中任一項所述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下步驟: (1)首先將所述三異丙醇胺、二異丙醇胺和一異丙醇胺按設(shè)定的質(zhì)量分數(shù)配比混合配制成異丙醇胺類復(fù)合物； (2)將上述配制好的異丙醇胺類復(fù)合物、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下質(zhì)量配比攪拌均勻，配制成固含量為33.0%~44.0%的混凝土增強劑母液；異丙醇胺類復(fù)合物30~40份；三乙醇胺10~12份；多元醇1~5份；和硫代硫酸鈉3~5份；和水38~56份； (3)向上述配制好的混凝土增強劑母液中加水稀釋，水的添加量與母液的質(zhì)量比為4~5:1，充分攪拌均勻后，得到固含量控制在6.0%~8.0%的混凝土增強劑。
6.一種如權(quán)利要求1~4中任一項所述的混凝土增強劑的應(yīng)用，其特征在于:將所述的混凝土增強劑與水泥、礦粉、粉煤灰、減水劑、水、砂子和石子進行混合，混合時的質(zhì)量份數(shù)配比如下:水泥 200份； 礦粉 100份； 粉煤灰 60份； 減水劑 5~10份； 水165份； 砂子 875份； 石子 990份； 所述混凝土增 強劑的用量占水泥、礦粉和粉煤灰的總質(zhì)量的0.4%~0.6%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于:所述礦粉為S95礦粉；所述粉煤灰為II級粉煤灰，所述砂子為細度模數(shù)在1.6~3.0的河砂,所述石子為5_~25_的碎石。
【文檔編號】C04B18/12GK103951304SQ201410150280
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】唐智榮, 賀頭賢, 鄧程鴻 申請人:株洲宏信特種建材有限公司