本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚羧酸高性能減水劑是繼木鈣、萘系和氨基系為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來(lái)的第三代高性能減水劑。我國(guó)自上世紀(jì)末開(kāi)始進(jìn)行聚羧酸系減水劑的研究，2005年后聚羧酸系減水劑的應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展階段，用量呈幾何倍數(shù)增加。聚羧酸系減水劑不僅性能優(yōu)異，而且生產(chǎn)和使用具有符合環(huán)保要求，有害物質(zhì)含量少，被公認(rèn)為是混凝土外加劑今后的發(fā)展方向。
由于蒸養(yǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)過(guò)程是通過(guò)蒸汽加速水泥的水化，快速提高混凝土的早期強(qiáng)度，達(dá)到提前脫模，加快模具周轉(zhuǎn)效率，提高生產(chǎn)率的目的，但是這種前期的加速過(guò)程往往會(huì)導(dǎo)致蒸養(yǎng)混凝土的后期強(qiáng)度相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)同齡期的強(qiáng)度大幅度的降低，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的耐久性影響很大。
目前，將聚羧酸系減水劑應(yīng)用于混凝土預(yù)制構(gòu)件中成為研究熱點(diǎn)，雖然有些具有提高蒸養(yǎng)混凝土后期強(qiáng)度的作用，但成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑及其制備方法。通過(guò)復(fù)配微量無(wú)機(jī)鹽組分，提高蒸養(yǎng)混凝土的脫模強(qiáng)度，進(jìn)一步大幅度提高了蒸養(yǎng)混凝土的后期強(qiáng)度，同時(shí)不僅降低了快速養(yǎng)護(hù)對(duì)于混凝土的破壞程度，而且成本低，能快速的應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)。解決了現(xiàn)有的聚羧酸減水劑應(yīng)用于蒸養(yǎng)混凝土生產(chǎn)中不能有效提高混凝土后期強(qiáng)度，以及成本高的技術(shù)問(wèn)題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中的無(wú)機(jī)鹽組分包括：0.4～1.6％的硅酸鹽、0.4～2.2％的硼酸鹽和0.4～2.0％的磷酸鹽中的至少一種。
進(jìn)一步地，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中的無(wú)機(jī)鹽組分包括：0.8％的硅酸鹽和0.4％～2.0％的硼酸鹽。
進(jìn)一步地，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中的無(wú)機(jī)鹽組分包括：0.8％的硅酸鹽和0.4％～1.8％的磷酸鹽。
優(yōu)選地，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中的無(wú)機(jī)鹽組分包括：0.8％的硅酸鹽、0.4％的磷酸鹽和0.4％～0.8％的硼酸鹽。
進(jìn)一步地，所述硅酸鹽為硅酸鈉；所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉、四聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的一種；所述硼酸鹽為硼砂。
優(yōu)選地，所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉。
本發(fā)明的硅酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽均為分析純。
進(jìn)一步地，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中還包括：15-30％的聚羧酸減水劑和0.01-0.04％的消泡劑。
具體地，所述聚羧酸減水劑采用固含量為40％的聚羧酸減水劑。
具體地，所述消泡劑采用有機(jī)硅氧烷和聚醚類消泡劑。
進(jìn)一步地，以所述復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述復(fù)配聚羧酸系減水劑中無(wú)機(jī)鹽組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.4-2.0％。
本發(fā)明的一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按配方量稱取無(wú)機(jī)鹽、聚羧酸減水劑、消泡劑和適量水；
步驟二、將復(fù)配的無(wú)機(jī)鹽組分均勻混合，得到無(wú)機(jī)鹽混合物；
步驟三、將聚羧酸減水劑、消泡劑和水依次加入步驟二的無(wú)機(jī)鹽混合物中，攪拌均勻，即得適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑。
本發(fā)明的一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑作為混凝土外加劑添加至蒸養(yǎng)混凝土中的應(yīng)用，且其中的無(wú)機(jī)鹽組分既可單獨(dú)加入混凝土中，也可以與常用的聚羧酸減水劑復(fù)配使用。使用時(shí)先加入適量水分散溶解后，再加入混凝土或者現(xiàn)有的聚羧酸減水劑中。
進(jìn)一步地，以占混凝土膠凝材料質(zhì)量的2.0～3.0％的比例，將復(fù)配聚羧酸系減水劑添加到混凝土拌合物中，然后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。
優(yōu)選地，以占混凝土膠凝材料質(zhì)量的2.0～2.5％的比例，將復(fù)配聚羧酸系減水劑添加到混凝土拌合物中。
具體地，蒸汽養(yǎng)護(hù)的制度為：靜停4h～升溫1h～60℃下恒溫6h～降溫1h。
本發(fā)明的重點(diǎn)在于不同組分和用量的無(wú)機(jī)鹽的復(fù)配，微量的硅酸鹽摻入加速了C2S、C3S等礦物的水化，并激發(fā)了混凝土中粉煤灰的二次水化反應(yīng)，加速了Ca(OH)2的消耗。且微量的硅酸鈉并不會(huì)對(duì)混凝土的安定性有影響。磷酸鹽和硼砂鹽類的加入可以有效的緩解蒸汽養(yǎng)護(hù)加速過(guò)程中對(duì)水泥石結(jié)構(gòu)的變相破壞，磷酸鹽與硼酸鹽通過(guò)自身的絡(luò)合吸附控制著蒸養(yǎng)過(guò)程中水泥水化的均勻性，在一定程度上起到在蒸養(yǎng)過(guò)程中對(duì)混凝土的保護(hù)作用。另外，磷酸鹽與硼酸鹽的摻量也是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)，若二者的用量控制不當(dāng)反而對(duì)蒸養(yǎng)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展不利。
本發(fā)明提供的一種基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑中，各類無(wú)機(jī)鹽與聚羧酸相互配合，協(xié)同作用，得到了適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸，將此復(fù)配聚羧酸在混凝土拌合過(guò)程中加入，然后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，提高了蒸養(yǎng)混凝土的脫模強(qiáng)度，進(jìn)一步大幅度提高了蒸養(yǎng)混凝土的后期強(qiáng)度，降低了由于蒸養(yǎng)過(guò)程而使蒸養(yǎng)預(yù)制構(gòu)件后期強(qiáng)度受到損傷的程度，從而提高了蒸養(yǎng)混凝土的性能，且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的同類產(chǎn)品，以極小的經(jīng)濟(jì)成本解決了后期強(qiáng)度偏低的問(wèn)題。另一方面，摻入一定量的消泡劑，消除了由于含氣量過(guò)大對(duì)蒸養(yǎng)混凝土產(chǎn)生的不利影響。
另外，本發(fā)明的復(fù)配聚羧酸減水劑與聚羧酸得到了適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸，該復(fù)配聚羧酸為液態(tài)，具有良好的和易性，可以提高蒸養(yǎng)混凝土的耐久性和抗壓強(qiáng)度。而且，本發(fā)明的適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸制備方法簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)于各類水泥都有良好的適應(yīng)性，而且對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，極其適用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例1的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑，以復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中無(wú)機(jī)鹽組分為0.4％～1.6％的硅酸鈉，聚羧酸減水劑為20％，消泡劑為0.04％，以及余量的水，均勻混合后得復(fù)配聚羧酸減水劑1。其中，采用0.4％的硅酸鈉的復(fù)配聚羧酸記為1-1；采用0.8％的硅酸鈉的復(fù)配聚羧酸記為1-2；采用1.2％的硅酸鈉的復(fù)配聚羧酸記為1-3；采用1.6％的硅酸鈉的復(fù)配聚羧酸記為1-4。
實(shí)施例2
本實(shí)施例2的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑，以復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中無(wú)機(jī)鹽組分為硅酸鹽和磷酸鹽的混合物，且無(wú)機(jī)鹽混合物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為復(fù)配聚羧酸系減水劑的0.4-2.0％；聚羧酸減水劑為20％，消泡劑為0.04％，以及余量的水，均勻混合后得適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑2。
實(shí)施例3
本實(shí)施例3的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑，以復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中無(wú)機(jī)鹽組分為硅酸鹽和硼酸鹽的混合物，且無(wú)機(jī)鹽混合物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為復(fù)配聚羧酸系減水劑的0.4-2.0％；聚羧酸減水劑為20％，消泡劑為0.04％，以及余量的水，均勻混合后得適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑3。
實(shí)施例4
本實(shí)施例4的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑，以復(fù)配聚羧酸系減水劑的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中無(wú)機(jī)鹽組分為硅酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽的混合物，且無(wú)機(jī)鹽混合物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為復(fù)配聚羧酸系減水劑的0.4-2.0％；聚羧酸減水劑為20％，消泡劑為0.04％，以及余量的水，均勻混合后得適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑4。
實(shí)施例5
本發(fā)明的適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑，是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的：
步驟一、按復(fù)配組分及含量稱取各原料；以及聚羧酸減水劑、消泡劑和水；
步驟二、將各復(fù)配組分的無(wú)機(jī)鹽組分均勻混合，得到混合物；
步驟三、將聚羧酸減水劑、消泡劑和水按順序加入步驟二的混合物中，攪拌均勻，得到適用于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑。
試驗(yàn)例
本試驗(yàn)例的對(duì)比組采用普通聚羧酸應(yīng)用于蒸養(yǎng)混凝土，不添加上述無(wú)機(jī)鹽組分，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，包括20％聚羧酸減水劑液體(含固量40％)，0.04％消泡劑和余量的水。制備方法為將上述配比的聚羧酸減水劑液體、消泡劑和水混合攪拌均勻即可。
試驗(yàn)例1
將實(shí)施例1的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸系減水劑1作為外加劑，摻量為膠凝材料的2.5％，分別加入單方混凝土Ⅰ配比，復(fù)配組分摻量控制在0.05％以內(nèi)，蒸養(yǎng)制度為靜停(4h)～升溫(1h)～恒溫(60℃，6h)～降溫(1h)。得到混凝土測(cè)試樣品四組。即復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.01％，編號(hào)為1-1；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.02％，編號(hào)為1-2；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.03％，編號(hào)為1-3；比對(duì)組編號(hào)為1～0。其中單方混凝土Ⅰ配比為：水泥：粉煤灰：砂子：石子:水＝360:75:722:1128:145；水泥采用PO.42.5水泥、粉煤灰為Ⅱ級(jí)粉煤灰、碎石、砂子為Ⅱ區(qū)中砂。
按照國(guó)標(biāo)GB50081～2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)上述的混凝土樣品進(jìn)行了測(cè)試，混凝土成型試塊的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如下表1。
表1采用實(shí)施例1減水劑的混凝土成型試塊的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
通過(guò)表1的測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1的各組分在極低的摻量下，在蒸汽加速養(yǎng)護(hù)過(guò)后，依然可以較大的提高早期強(qiáng)度，這一點(diǎn)對(duì)于加速磨具的周轉(zhuǎn)速度至關(guān)重要。同時(shí)在摻量為0.02％的情況下相對(duì)于對(duì)比組提升明顯，并且也從中可以知道，本發(fā)明的關(guān)鍵在于控制其摻量，摻量過(guò)大效果截然不同。
試驗(yàn)例2
將實(shí)施例2的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑2作為外加劑，摻量為膠凝材料的2.5％，分別加入單方混凝土Ⅰ配比，復(fù)配組分摻量控制在0.05％以內(nèi)，蒸養(yǎng)制度為靜停(4h)～升溫(1h)～恒溫(60℃，6h)～降溫(1h)。得到混凝土測(cè)試樣品四組。即復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分2的摻量為膠凝材料0.03％，硅酸鹽與磷酸鹽2:1，編號(hào)為2-1；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.04％，硅酸鹽與磷酸鹽1:1，編號(hào)為2-2；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.05％，硅酸鹽與磷酸鹽比例為2:3，編號(hào)為2-3；對(duì)比組編號(hào)為2-0。試驗(yàn)結(jié)果如表2：
表2采用實(shí)施例2減水劑的混凝土成型試塊的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
通過(guò)表2可以看出當(dāng)硅酸鹽與磷酸鹽按照2:1的比例進(jìn)行復(fù)配使用效果最為優(yōu)良，最關(guān)鍵是要控制兩種鹽類的摻量，效果不論是脫模強(qiáng)度還是28d的蒸養(yǎng)混凝土強(qiáng)度，都相對(duì)于未摻的對(duì)比組有了較大的提高，28d強(qiáng)度將近提高了6MPa，并且也從本例再次證明本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)一方面在于原料的組合，另一方面更在于控制無(wú)機(jī)鹽的摻量，不僅使蒸養(yǎng)混凝土本身在蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加速成型，同時(shí)也保證了后期強(qiáng)度的優(yōu)良增長(zhǎng)。
試驗(yàn)例3
將實(shí)施例3的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑3作為外加劑，摻量為膠凝材料的2.5％，分別加入單方混凝土Ⅰ配比，復(fù)配組分摻量控制在0.05％以內(nèi)，蒸養(yǎng)制度為靜停(4h)～升溫(1h)～恒溫(60℃，6h)～降溫(1h)。得到混凝土測(cè)試樣品四組。即復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分3的摻量為0.03％，硅酸鹽與硼酸鹽2:1，編號(hào)為3-1；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分3的摻量為膠凝材料0.04％，硅酸鹽與硼酸鹽1:1，編號(hào)為3-2；復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分1的摻量為膠凝材料0.05％，硅酸鹽與硼酸鹽比例為2:3，編號(hào)為3-3；比對(duì)組編號(hào)為3-0。試驗(yàn)結(jié)果如表3：
表3采用實(shí)施例3減水劑的混凝土成型試塊的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
通過(guò)表3的測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明的復(fù)配組分在較低的摻量下，抗壓強(qiáng)度有明顯的提高，不論是脫模、3d、7d還是28d的強(qiáng)度都相對(duì)于未摻的對(duì)比組有了較大的提高，縮短了與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件28d強(qiáng)度的差距。證明了該復(fù)配組分能夠顯著的改善蒸養(yǎng)混凝土的性質(zhì)，本復(fù)配組分的關(guān)鍵點(diǎn)在于組分和用量。
試驗(yàn)例4
將實(shí)施例4的基于蒸養(yǎng)混凝土的復(fù)配聚羧酸減水劑4作為外加劑，摻量為膠凝材料的2.5％，分別加入單方混凝土Ⅰ配比，復(fù)配組分摻量控制在0.05％以內(nèi)，蒸養(yǎng)制度為靜停(4h)～升溫(1h)～恒溫(60℃，6h)～降溫(1h)。得到混凝土測(cè)試樣品四組。即復(fù)配聚羧酸減水劑中的復(fù)配組分4的摻量為膠凝材料0.03％，硅酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽比例1:1:1，編號(hào)為4-1；對(duì)比組編號(hào)為4-0。試驗(yàn)結(jié)果如表4：
表4采用實(shí)施例4減水劑的混凝土成型試塊的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
通過(guò)本次配比試驗(yàn)，再次證明了本復(fù)配聚羧酸減水劑對(duì)于蒸養(yǎng)混凝土具有優(yōu)良的增強(qiáng)效果，縮短了與同齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件在強(qiáng)度發(fā)展上的差距，因此，本發(fā)明的復(fù)配聚羧酸減水劑非常適用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。