具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂及其配制方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂，其主要由以下质量份数的组分配制而成：聚羧酸减水剂10～20份，表面活性助剂1～5份，早强剂5～40份，引气剂不超过2份和水20～100份，其配制方法是将聚羧酸减水剂母液先配制成溶液，然后将该聚羧酸系减水剂溶液与早强剂、表面活性助剂、引气剂和水按配比混合并搅拌均匀即可。应用时先将本发明专利技术的混凝土外加剂与标准砂搅拌；取水泥和水低速拌和均匀；然后将二者混合，混料时先低速搅拌，再高速拌和，中间间隔后继续高速搅拌；最后入模，养护；其中聚羧酸系减水剂相对水泥浆的掺入量不大于1%。本发明专利技术产品的配制过程简单、见效快、使用范围广、成本较低、效果好。

【技术实现步骤摘要】
具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂及其配制方法和应用
本专利技术涉及一种混凝土外加剂及其制备和应用，尤其涉及一种具有减水功能的混凝土外加剂及其制备和应用。
技术介绍
目前我国混凝土外加剂行业处于高速发展的阶段，减水剂具有较高的减水率，是值得推广的外加剂。混凝土减水剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土耐久性和高性能的最有效、最经济、最简便的技术途径，是制造现代混凝土的必备材料和核心技术，也是混凝土向高科技领域发展的关键材料，被认为是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后在混凝土技术发展领域的第三次突破。混凝土减水剂的研究与生产已开始朝着高性能、无污染方向发展。我国广泛使用的减水剂主要是氨基系、萘系和脂肪族系等高效减水剂。当氨基磺酸系减水剂的分子量太小时，容易导致水泥浆体泌水，混凝土坍落度损失较快，但分子量太大时，减水分散性受到影响。萘系高效减水剂存在混凝土坍落度损失大、发粘、与水泥适应性不良等缺点，而复合产品质量不稳定；另外，萘系产品原料日益缺乏，价格上涨不可避免。脂肪族系减水剂为棕红色液体，使得拌制之后的混凝土、砂浆带有颜色，单独用它拌制的混凝土还存在坍落度损失大等问题。具有梳状分子结构的聚羧酸系减水剂具有减水率高（20%～40%）、坍落度损失小的优点，但价格昂贵，其中聚羧酸减水剂对水泥具有显著的缓凝效果，这主要由于聚羧酸减水剂中羧基充当了缓凝成分，R-COO-与Ca2+离子作用形成络合物，降低了水泥浆体中Ca2+离子的浓度，延缓Ca(OH)2形成结晶，减少C-H-S凝胶的形成，对水泥的初期水化产生抑制作用，延缓了水泥水化。聚羧酸高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染（无氯、无甲醛）、缓凝时间少、成本低等优异性能，适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土，成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点。以聚羧酸系为主的高性能减水剂具有一定的引气性、较高的减水率和良好的坍落度保持性能，此外，聚羧酸分子可设计性强，可聚醚单体多种多样、不饱和羧酸单体聚合方式多样，不同单体还可以多元组合的方式进行聚合，也可采用不同技术路线合成，可以得到多种具有不同特点和结构的聚羧酸减水剂。因此，聚羧酸减水剂可以与各种类型的水泥、外加剂配合使用。聚羧酸减水剂具有以上优点，具有广阔的市场前景。然而，聚羧酸减水剂也有着自身的不足。高性能的聚羧酸系减水剂在相同流动性情况下，对水泥凝结时间影响较小，可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题；但在具备优点的同时，聚羧酸系减水剂也会在一定程度上延缓水泥的水化，从而影响到强度的发展，限制了其在冬季和寒冷环境下的使用。生产混凝土预制构件时，缓凝作用又会使得成品的制作周期加长，延长了蒸养时间，增加了养护成本，降低了生产效率。随着城市化的快速发展，需要加快工程施工进度的情况随处可见，这就需要提高混凝土的早期强度，所以就不得不采用诸如降低混凝土的水胶比、提高水泥标号及水泥用量这样的方法，以尽量提高混凝土的早期强度。然而，当今建筑物的高层化、大跨度桥梁等各种薄型建筑物与日俱增，使用“高强、耐久、轻质高工作度”的混凝土成为现代化建筑发展的必然趋势，但使用降低混凝土的水胶比、提高水泥标号及水泥用量来配制早强混凝土存在一系列问题，可能会影响到混凝土的耐久性、流动性、经济性、体积稳定性，并增大开裂的危险性。例如水泥用量过大对混凝土在长时间内保持良好的工作性能、降低水化热、减少收缩裂缝、保证混凝土硬化后的体积稳定性等均不利。所以，我们迫切需要研究既能保证施工进度、又能保证施工质量的技术方案。早强剂能够加快水泥的水化，显著提高混凝土的早期强度（2天以内），且对后期强度无显著影响。早强剂按其化学成分可分为无机盐类（氯化钾、硝酸钠、硫酸钠、碳酸钠等）、有机物类（小分子羧酸及其盐、有机胺类等）及复合型早强剂（无机-无机、无机-有机或无机-有机之间的复合）。但一般早强剂本身无减水效果，且掺量比较大（1%～2%）。目前国内混凝土行业中，为了满足混凝土冬季施工及部分工程快速施工、以及混凝土桩、混凝土预制构件，桥墩和蒸养混凝土制品的需要，现已经研制出了很多型号的早强减水剂，如CF型、NF型、JN型、RT型、XP型，但它们很多采用的是萘系高效减水剂，而不是聚羧酸高效减水剂，由于在生产早强萘系高效减水剂时，会引入有害的气体——甲醛，因此对周围的环境必然会带来一定程度的危害，对人的身体不利，而聚羧酸减水剂除了是一种高性能减水剂外，污染程度很小，因此，研究早强型聚羧酸减水剂或复配型早强聚羧酸减水剂将是混凝土外加剂行业的必然趋势。合成本身就能实现早强功能的聚羧酸减水剂是通过合成来提高早期强度，这不仅合成难度比较大，而且相关报道较少，且效果不理想；而通过复配解决减水剂的早强问题，操作简单，见效快，更适宜灵活多变的施工工程实践。早强剂改性后的聚羧酸减水剂对水泥的初凝和终凝时间有不同程度的影响，所以将聚羧酸减水剂与早强剂复配应用，能发挥各自优点，成为当前混凝土技术的又一技术措施，也为满足工程实践需要提供了一种简便、经济的途径。目前，国内主要采用在聚羧酸系减水剂中掺入一定量早强剂的方法提高混凝上的早期强度，但针对不同的早强剂，仍然存在掺入量大、且两者相溶难等技术问题，仍然难以满足具有较高要求的混凝土工程，特别是对于低温环境（例如冬季施工）的混凝土工程要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种配制过程简单、见效快、使用范围广、掺入量不大、成本较低的具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂，还相应提供一种工艺简单、绿色环保的前述复合型混凝土外加剂的制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂，所述复合型混凝土外加剂主要由以下质量份数的组分配制而成：聚羧酸减水剂10～20份（优选13.5～20份），表面活性助剂1～5份（优选1～3份），早强剂5～40份（优选7～36份），引气剂不超过2份（优选0.5～1.5份），和水20～100份（优选20～72.5份）。上述的复合型混凝土外加剂中，优选的，所述聚羧酸系减水剂为氨基改性的丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酰胺聚合而成的聚羧酸减水剂（聚醚型）。该聚羧酸系减水剂为具有高分散性能和高早强性能的多功能聚羧酸系减水剂。更优选的，所述聚羧酸减水剂的母液的制备方法包括以下步骤：（1）将原料烯丙基聚氧乙烯醚水溶液、丙烯酸水溶液和甲基丙烯酸水溶液投入反应釜中，加热升温；（2）向加热升温后的反应釜中持续添加引发剂（过硫酸铵溶液、双氧水溶液）、丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯磺酸钠水溶液和氨基改性剂，添加时保持加热温度状态；（3）添加完毕后，向反应釜中间隔性取样进行水泥净浆流动度测定，直至换算后测得的反应釜中反应产物的质量浓度达到45%以上（优选50%～60%），恒温反应完全；（4）恒温反应完全后停止加热；加入碱液中和，得到早强型氨基改性聚羧酸减水剂的母液。上述的复合型混凝土外加剂中，优选的，所述原料烯丙基聚氧乙烯醚水溶液、丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯磺酸钠水溶液、丙烯酸水溶液和甲基丙烯酸水溶液中各溶质是按以下质量份数配比：烯丙基聚氧乙烯醚30～40份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯磺酸钠20～25份，丙烯酸15～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂，其特征在于，所述复合型混凝土外加剂主要由以下质量份数的组分配制而成：聚羧酸减水剂 10～20份，表面活性助剂 1～5份，早强剂 5～40份，引气剂 不超过2份，和水 20～100份。

【技术特征摘要】
1.一种具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂，其特征在于，所述复合型混凝土外加剂主要由以下质量份数的组分配制而成：聚羧酸减水剂10～20份，表面活性助剂1～5份，早强剂5～40份，引气剂不超过2份，和水20～100份；所述聚羧酸系减水剂为氨基改性的丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酰胺聚合而成的聚羧酸减水剂；所述聚羧酸减水剂的母液的制备方法包括以下步骤：（1）将原料烯丙基聚氧乙烯醚水溶液、丙烯酸水溶液和甲基丙烯酸水溶液投入反应釜中，加热升温；（2）向加热升温后的反应釜中持续添加过硫酸铵溶液、双氧水溶液、丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯磺酸钠水溶液和氨基改性剂，添加时保持加热温度状态；（3）添加完毕后，向反应釜中间隔性取样进行水泥净浆流动度测定，直至换算后测得的反应釜中反应产物的质量浓度达到45%以上，恒温反应完全；（4）恒温反应完全后停止加热；加入碱液中和，得到早强型氨基改性聚羧酸减水剂的母液；上述原料烯丙基聚氧乙烯醚水溶液、丙烯酰胺水溶液、甲基丙烯磺酸钠水溶液、丙烯酸水溶液和甲基丙烯酸水溶液中各溶质是按以下质量份数配比：烯丙基聚氧乙烯醚30～40份，丙烯酰胺20～30份，甲基丙烯磺酸钠20～25份，丙烯酸15～25份，甲基丙烯酸3～8份；所述过硫酸铵的用量为所述原料单体烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸总质量的0.1%～0.4%，所述双氧水溶液中过氧化氢的用量为所述原料单体烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸总质量的0.1%～0.4%，所述氨基改性剂为所述原料单体烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸总质量的0.2%～0.6%。2.根据权利要求1所述的复合型混凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝韵，余里星，李军，何红雨，
申请(专利权)人：岳阳跃坤环保建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43