混凝土增強劑制造方法及應用
一(yī)種混凝土增強劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開(kāi)了一(yī)種混凝土增強劑，其主要由以下(xià)質量份數的組分(fēn)與水配制而成：異丙醇胺類複合物(wù)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：先配制異丙醇胺類複合物(wù)，再将異丙醇胺類複合物(wù)、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。應用時直接将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。本發明的産品對外(wài)加劑适應性強，對混凝土後期強度增加顯著。
【專利說明】一(yī)種混凝土增強劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于混凝土外(wài)加劑【技術領域】，尤其涉及一(yī)種混凝土增強劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]混凝土是人類最大(dà)宗的建築結構材料，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(tǐ)介質(水、外(wài)加劑等)經簡單機械拌和而成的複合材料體(tǐ)系。混凝土也是一(yī)種複雜(zá)多相的複合材料體(tǐ)系，不同相之間的界面過渡區是影響混凝土綜合性能最重要因素，混凝土的許多質量問題(如強度不足、裂縫等)歸根到底都是界面過渡區有缺陷而産生(shēng)的。盡管預拌混凝土已經取得了長足的進步，但高水泥用量、高用水量、高水灰比這一(yī)“三高”現象仍然沒有實質性改變。随着科學技術的不斷進步，尤其是外(wài)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；但是爲了确保混凝土的工(gōng)作性能，以目前的外(wài)加劑的效果，在混凝土中(zhōng)始終還有20%左右的水泥沒有充分(fēn)水化反應，因而無法進一(yī)步提高混凝土的強度。
[0003]針對這種現狀，各國專家學者在混凝土增強劑方面作了大(dà)量的科學研究，但始終沒有取得明顯的進展；直到最近十年由于新型小(xiǎo)分(fēn)子的表面活性劑的研制成功，才使得混凝土增強劑産品的研發取得實質性突破。
[0004]混凝土增強劑是與混凝土外(wài)加劑一(yī)起在混凝土拌和過程中(zhōng)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、節約混凝土生(shēng)産成本的目的。
[0005]CN102838315A号中(zhōng)國專利文獻公開(kāi)了一(yī)種混凝土增強劑，它由聚丙烯酰胺共聚物(wù)水溶液和配合劑組成，聚丙烯酰胺共聚物(wù)水溶液占增強劑的質量比爲80%~95%，配合劑占增強劑的質量比爲5%~20% ;配合劑由膠體(tǐ)二氧化矽、三異丙醇胺、三聚磷酸鈉和三乙醇胺組成，其中(zhōng)膠體(tǐ)二氧化矽占所述增強劑的重量比爲1%~5%，三異丙醇胺占增強劑的重量比爲0.5%~3%，三聚磷酸鈉占增強劑的重量比爲0.1%~5%，三乙醇胺占增強劑的重量比爲
0.1%~3% ;增強劑的pH值8~10。其配制方法爲:先将配合劑原料按比例用水配制成配合劑溶液；然後在攬祥下(xià)在聚丙稀酸胺共聚物(wù)水溶液中(zhōng)加入配合劑溶液，加完後繼續攬祥10分(fēn)鍾以上，制得混凝土增強劑。
[0006]CN101397199A号中(zhōng)國專利文獻公開(kāi)了一(yī)種水泥助磨增強劑，其是由醇胺類、多元醇類、酰胺類、引發劑等按1: 1.2~1.6: 0.1~0.5: 0.01~0.04的質量比配制而成。醇胺與多元醇在反應罐内混勻，攪拌下(xià)控制反應酸性，于100°C~110°C反應2~6h ;加入酰胺和引發劑，調整PH值爲7~7.5，再攪拌反應3~5h ;經堿中(zhōng)和至pH8~10得到成品。
[0007]從現有公開(kāi)的大(dà)量文獻來看，主要存在以下(xià)缺陷:1)現有的增強劑産品針對純水泥生(shēng)産工(gōng)藝過程的較多，專門針對混凝土類的增強劑産品相對較少，然而水泥與混凝土的材料成分(fēn)及性能差别較大(dà)，如果将水泥類增強劑直接照搬于混凝土中(zhōng)，往往效果會發生(shēng)很大(dà)改變，很難達到預期的增強目的；2)現有的混凝土類增強劑與目前混凝土生(shēng)産所用的外(wài)加劑适應性不強，有的增強劑适應萘系減水劑，但對聚羧酸和脂肪族減水劑則幾乎沒有效果；3)現有的部分(fēn)混凝土類增強劑産品不僅配制困難，而且成本高，對混凝土性能的改善還有待進一(yī)步提高；4)現有的部分(fēn)混凝土類增強劑産品原料獲取困難，産品環保性差，容易造成環境污染，這與綠色建築的理念背道而馳；5)此外(wài)，現有的部分(fēn)混凝土增強劑含有一(yī)定量的無機鹽，對混凝土的耐久性存在一(yī)定風險，且對混凝土後期強度增進率有限。
[0008]因此，如何對現有混凝土增強劑的配方、原料及制備工(gōng)藝進行改進，一(yī)直是本領域技術人員(yuán)長期面臨的技術難題。
【發明内容】
[0009]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一(yī)種對外(wài)加劑适應性強、對混凝土後期強度增加顯著、以小(xiǎo)分(fēn)子有機表面活性劑爲主要原料的環保性混凝土增強劑。
[0010]爲解決上述技術問題，本發明提出的技術方案爲一(yī)種混凝土增強劑，所述混凝土增強劑主要由以下(xià)質量份數的組分(fēn)與水配制而成:
[0011]
異丙醇胺類複合物(wù)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]所述異丙醇胺類複合物(wù)主要由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺混合配制而成。
[0013]上述的混凝土增強劑中(zhōng)，優選的，所述異丙醇胺類複合物(wù)中(zhōng)三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺的質量分(fēn)數配比如下(xià):
[0014]三異丙醇胺93.5%~98.0% ；
[0015]二異丙醇胺1.5% ~1.7% ；
[0016]一(yī)異丙醇胺0.3% ~5.0%。
[0017]上述的混凝土增強劑中(zhōng)，優選的，所述多元醇是以甘油和二甘醇爲主要成分(fēn)的混合物(wù)。
[0018]上述的混凝土增強劑中(zhōng)，優選的，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]作爲一(yī)個總的技術構思，本發明還提供一(yī)種上述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下(xià)
[0020](1)首先将所述三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺按設定的質量分(fēn)數配比混合配制成異丙醇胺類複合物(wù)；
[0021](2)将上述配制好的異丙醇胺類複合物(wù)、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下(xià)質量配比攪拌均勻，配制成固含量爲33.0%~44.0%的混凝土增強劑母液；
[0022]異丙醇胺類複合物(wù)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(zhōng)加水稀釋，水的添加量與母液的質量比爲4~5:1，充分(fēn)攪拌均勻後，得到固含量控制在6.0%~8.0%的混凝土增強劑。
[0024]作爲一(yī)個總的技術構思，本發明還提供一(yī)種上述的混凝土增強劑的應用，将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，混合時的質量份數配比如下(xià):
[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量的0.4%~0.6%。
[0027]上述的應用中(zhōng)，優選的，所述礦粉爲S95礦粉；所述粉煤灰爲II級粉煤灰，所述砂子爲細度模數在1.6~3.0的河砂,所述石子爲5_~25_的碎石。
[0028]上述本發明的技術方案中(zhōng)，創造性地采用了異丙醇胺類複合物(wù)，其屬于小(xiǎo)分(fēn)子量的表面活性劑，該異丙醇胺類複合物(wù)能夠更好地與大(dà)分(fēn)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(xià)，使外(wài)加劑更有效地發揮其減水效率，從而爲提高混凝土強度創造了良好的條件。優選的異丙醇胺類複合物(wù)中(zhōng)還包括一(yī)異丙醇胺和二異丙醇胺，一(yī)異丙醇胺和二異丙醇胺不僅分(fēn)子量小(xiǎo)，而且便于混凝土增強劑進入水泥分(fēn)子團，然後再通過将異丙醇胺類複合物(wù)和三乙醇胺按一(yī)定比例配制成小(xiǎo)分(fēn)子表面活性劑溶液，使混凝土中(zhōng)積聚未充分(fēn)反應的水泥基礦物(wù)細粉料先分(fēn)散均化後再凝聚，提高了混凝土漿體(tǐ)的豐富程度，改善了混凝土水化反應的均勻性和充分(fēn)性，從而在整體(tǐ)上提高了混凝土的強度。同時通過三乙醇胺與水泥中(zhōng)礦物(wù)成分(fēn)的絡合化學作用，以及硫代硫酸鈉的化學激發作用，提高混凝土的早期強度；通過三異丙醇胺與水泥礦物(wù)成分(fēn)C4AF (鐵鋁酸四鈣)的絡合化學反應，持續提高混凝土的後期強度；通過晶格畸變作用，加快水化反應，減少水化産物(wù)晶體(tǐ)礦物(wù)數量，提高凝膠産物(wù)數量，使二次火(huǒ)山灰反應更加充分(fēn)，極大(dà)地改善了混凝土漿-骨界面粘結結構性質，有利于強度的持續提聞。
[0029]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明的混凝土增強劑是幾種小(xiǎo)分(fēn)子的表面活性劑(異丙醇胺類複合物(wù)和三乙醇胺等)按一(yī)定的比例配制而成，與外(wài)加劑同時使用後能顯著改善混凝土内部結構界面過渡區狀況，全面提升混凝土的力學性能，較大(dà)幅度提高混凝土各齡期的強度，從而達到降低混凝土中(zhōng)水泥用量的目的。本發明的産品無毒無害，對鋼筋無鏽蝕危害，與各種水泥和減水劑有很好的适應性，市場應用前景廣闊。
【具體(tǐ)實施方式】
[0030]爲了便于理解本發明，下(xià)文将結合較佳的實施例對本發明作更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍并不限于以下(xià)具體(tǐ)的實施例。
[0031]除非另有定義，下(xià)文中(zhōng)所使用的所有專業術語與本領域技術人員(yuán)通常理解的含義相同。本文中(zhōng)所使用的專業術語隻是爲了描述具體(tǐ)實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護範圍。 [0032]除有特别說明，本發明中(zhōng)用到的各種試劑、原料均爲可以從市場上購買的商(shāng)品或者可以通過公知(zhī)的方法制得的産品。
[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(yī)種本發明的混凝土增強劑，其主要由以下(xià)質量份數的組分(fēn)與水配制而成:
[0035]
異丙醇胺類複合物(wù)30份；
三乙醇胺10份；
多元醇5份；和
硫代硫酸鈉3份；
[0036]異丙醇胺類複合物(wù)由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺混合配制而成。
在
混凝土增強劑中(zhōng)，異丙醇胺類複合物(wù)中(zhōng)三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺的質量分(fēn)數配比如下(xià):
[0038]三異丙醇胺98.0% ；
[0039]二異丙醇胺1.7% ；
[0040]一(yī)異丙醇胺0.3%。
[0041]上述的混凝土增強劑中(zhōng)，多元醇具體(tǐ)是指甘油和二甘醇的混合物(wù)。
[0042]上述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下(xià)步驟:
[0043](I)首先将三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺按設定的上述質量分(fēn)數配比混合配制成異丙醇胺類複合物(wù)；
[0044](2)将上述配制好的異丙醇胺類複合物(wù)、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下(xià)質量配比攪拌均勻，配制成成固含量爲39.0%的混凝土增強劑母液；
[0045]
異丙醇胺類複合物(wù)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(zhōng)加水稀釋，水的添加量與母液的質量比爲4:1，充分(fēn)攪拌均勻15分(fēn)鍾後，得到混凝土增強劑，pH值爲9.2，比重爲1.10，固含量爲
7.8%。
[0047]将上述本實施例的混凝土增強劑進行應用時，先将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，混合時的質量配比如下(xià)表1所示(以不添加本發明混凝土增強劑的産品作爲對照樣):
[0048]表1:本實施例混凝土增強劑産品與對照樣的配方(每立方C30混凝土配比)
[0049]
【權利要求】
1.一(yī)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(xià)質量份數的組分(fēn)與水配制而成:異丙醇胺類複合物(wù)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； 所述異丙醇胺類複合物(wù)主要由三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺混合配制而成。
2.根據權利要求1所述的混凝土增強劑，其特征在于，所述異丙醇胺類複合物(wù)中(zhōng)三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺的質量分(fēn)數配比如下(xià): 三異丙醇胺93.5%~98.0% ； 二異丙醇胺1.5%~1.7% ； 一(yī)異丙醇胺0.3%~5.0%。
3.根據權利要求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爲主要成分(fēn)的混合物(wù)。
4.根據權利要求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(yī)種如權利要求1~4中(zhōng)任一(yī)項所述的混凝土增強劑的制備方法，包括以下(xià)步驟: (1)首先将所述三異丙醇胺、二異丙醇胺和一(yī)異丙醇胺按設定的質量分(fēn)數配比混合配制成異丙醇胺類複合物(wù)； (2)将上述配制好的異丙醇胺類複合物(wù)、三乙醇胺、多元醇、硫代硫酸鈉和水按以下(xià)質量配比攪拌均勻，配制成固含量爲33.0%~44.0%的混凝土增強劑母液；異丙醇胺類複合物(wù)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(zhōng)加水稀釋，水的添加量與母液的質量比爲4~5:1，充分(fēn)攪拌均勻後，得到固含量控制在6.0%~8.0%的混凝土增強劑。
6.一(yī)種如權利要求1~4中(zhōng)任一(yī)項所述的混凝土增強劑的應用，其特征在于:将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，混合時的質量份數配比如下(xià):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量的0.4%~0.6%。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于:所述礦粉爲S95礦粉；所述粉煤灰爲II級粉煤灰，所述砂子爲細度模數在1.6~3.0的河砂,所述石子爲5_~25_的碎石。
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