制备混凝土组合物的配方和方法组成比例

本发明专利技术涉及一种混凝土组合物，包括水硬性粘结剂、骨料、水、硅胶和是聚羧酸酯的超增塑剂。本发明专利技术还涉及该混凝土组合物的制备方法以及制成的混凝土组合物作为高流动性混凝土的用途。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混凝土组合物及其制备方法。本专利技术还涉及该制成的混凝土组合物的用途。本专利技术特别涉及含有硅胶和聚羧酸酯超增塑剂的高流动性混凝土组合物。
技术介绍
混凝土是通常用作建筑材料的人工材料，其中适当大小的骨料或石碴通过至少一种水硬性粘结剂的基料粘结在一起，其中的水硬性粘结剂通常是一种水泥型粘合剂，例如普通硅酸盐水泥。混凝土混合物中还可以含有多种添加剂来改变混合物性能，例如改变凝结和硬化条件，或者改变流变性能以使混合物达到所需的加工性或流动性。当浇铸混凝土混合物时，该混凝土在浇铸之前要保持流动状态以保证其可以使用，这一点是必要的。因此，混凝土混合物具有一定程度的加工性并且不能提前开始硬化或凝结，这一点是非常重要的。当今的混凝土生产商和建筑承包商经常面临混凝土的加工时间太短的问题。有时，混凝土从工厂到建筑工地的运输时间太长，结果该混凝土失去了其流动性。另一个关注的问题是，水泥颗粒和骨料不能分离。分离经常产生不理想的，甚至是无法浇铸的混凝土。以前，制备流动性混凝土混合物的方法涉及放置后的振动能量输入，由于不可缺少的压实和振动设备以及控制人员的大量需求造成昂贵的安装和操作费用。已经进行了多种尝试来克服这些问题。曾经向混凝土混合物中添加流变改性剂例如纤维素醚、welan胶、热解法二氧化硅、和沉淀法二氧化硅以及丙烯酸共聚物分散剂，以提供具有充足的加工性的无振动流体混凝土组合物。然而，这些改性剂表现出混凝土混合物的粘度随着时间而增加，由此降低了可加工性。EP-A-0931030公开了一种混凝土混合物，包括骨料、水硬性粘结剂、和比表面积低于200m2/g的硅胶。EP-A-0931030目标是通过向混凝土混合物中加入硅胶来提高抗压强度，其中硅胶颗粒的相对标准偏差高于30％。根据EP-A-0931030，可以向混凝土混合物中加入超增塑剂例如磺化萘甲醛树脂、磺化三聚氰胺-甲醛树脂或磺化三聚氰胺-脲-甲醛树脂。由于混合物必需振动来保持其基本上流动的可使用状态，但是这些类型的超增塑剂仅仅在非常有限的时间内提高可加工性，而该时间在普通施工条件下还远远低于可接受的时间。这些条件远远不及当今混凝土工厂的要求，特别是对于自压实(self-compacting)的混凝土。US6,008,275公开了一种混凝土混合物，包括低级水泥例如用含有例如粉煤灰、炉渣、和天然火山灰的火山灰水泥部分代替的普通硅酸盐水泥。该混凝土混合物还含有聚羧酸酯聚合物减水剂和促进剂。本专利技术有效地提供了一种非泌水(non-bleeding)的高流动性混凝土组合物及其制备方法，即所述混凝土是一种放置在模具中后不需要任何能量输入或者仅仅需要一点能量输入的混凝土。本专利技术的描述为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新型混凝土组合物。该新型混凝土组合物含有水硬性粘结剂、骨料、水、硅胶和为聚羧酸酯的超增塑剂。惊奇地发现，根据硅胶和聚羧酸酯超增塑剂加入的多少，本专利技术的混凝土组合物能够达到大约1-2个小时或者更长的可加工时间，基本上没有任何静态泌水，即水泥颗粒和骨料基本上没有任何分离，或者在静态不振动的含水混凝土混合物中没有水的分离。这是由于聚羧酸酯超增塑剂和优选水性硅胶的组合作用，它们两种组分一起在抑制泌水的同时能够提高混凝土混合物的加工性。本文中通过“可加工时间”表示为了提高加工性而向混凝土混合物中混合超增塑剂的时间与加工性降低到初始加工水平即加入超增塑剂之前的加工性的时间点之间的时间。此外，惊奇地发现，与不含有聚羧酸酯超增塑剂的组合物相比，或者与含有超增塑剂但不含有硅胶的组合物相比，本专利技术的混凝土组合物还提高了抗压强度。超增塑剂和硅胶的混合物由于当向混凝土混合物中加入两种组分时而产生的协同作用而提高了抗压强度。水硬性粘结剂可以是任何水泥，例如普通硅酸盐水泥〔OPC〕、高炉矿渣水泥或其它类含有矿渣、粉煤灰的水泥或文献例如US6,008,275中描述的其它水泥。骨料优选由石头、砂砾和沙子组成，平均颗粒直径一般大约为0.01-100mm。本说明书中，还可以提及的是仅仅含有最大颗粒大小大约为2-4mm例如沙子的骨料和水硬性粘结剂的灰浆。为简单起见，本文中意欲将灰浆结合在术语混凝土中。加入到混凝土混合物中的硅胶适当地含有平均颗粒直径大约为2-200nm的硅胶颗粒，优选大约3-100nm的硅胶颗粒。业已发现，由于硅胶颗粒具有键合水分子的能力而不象例如热解法二氧化硅那样具有疏水作用和低的比表面积，因此能够有效地防止泌水。硅胶颗粒还对水泥颗粒和骨料具有好的粘合。本文中术语“硅胶”还包括铝改性的硅胶。铝改性的硅胶，有时也称作铝酸盐改性的硅胶可以这样制备搅拌加热下，向常规非改性的硅胶中加入适当地大约0.05-2，优选大约0.1-2Al原子/nm2硅胶颗粒表面积的铝酸盐离子、Al(OH)-4、适当地为铝酸钠或铝酸钾稀溶液。铝改性的硅胶颗粒含有嵌入的或交换的铝酸盐离子，产生具有固定的表面负电荷的硅酸铝部位。铝改性的硅胶的pH值优选通过离子交换树脂，适当地调整到大约3-11，优选大约4-10。铝改性的硅胶颗粒中，Al2O3的含量适当地大约为0.05-3wt％，优选大约0.1-2wt％。铝改性的硅胶的制备方法还描述在，例如“The Chemistry of Silica”，作者Iler，K.Ralph，第407-409页，John Wiley & Sons(1979)出版和US5,368,833中。根据本专利技术的实施方式，混凝土组合物中硅胶颗粒的比表面积适当地大约为50-1200m2/g，优选大约300-1000m2/g，最优选大约500-900m2/g。硅胶颗粒优选是阴离子，并且适当地分散在阳离子例如K+，Na+，Li+，NH4+或类似离子或它们的混合物中。分散液的pH值适当地为大约2-12，优选大约2-3，或者大约7-11。胶体中二氧化硅的固含量大约为1-70wt％。本文中术语“聚羧酸酯超增塑剂“是指主链上键接有羧基的一组聚合物。聚羧酸酯分子量适当地大约为1000-2000000g/mole，优选大约2000-1000000g/mole。该主链上还可以键接有其它基团例如聚丙烯酸或聚醚链。主链的分子量适当地为约1000-100000g/mole，优选大约为5000-20000g/mole。作为聚羧酸酯的一个实例，下面描述了其上连接有聚乙二醇链的丙烯酸共聚物 其中，Y是CH2或C＝O，R1、R2、R3是H或CH3，M1、M2是Na，K，Li或NH4。聚羧酸酯的空间稳定性取决于组成支链例如(CH2-CH2-O)n-R3的重复单元n的大小，一般来说，n大约为20-1000，优选约50-500。n的数值越高，说明聚合物的空间稳定性越高。支链的分子量适当地为约1000-50000g/mole，优选大约2000-25000g/mole。主链基团C-CH2的系数a适当地为约1-500。其余主链基团的系数b，c和d适当地为1-100，主链的单元数m适当地约为1-500，优选2-100。支链与主链之间的分子量之比影响混凝土混合物的缓凝作用，即凝结之前的时间。分子量之比越高，缓凝作用越小。主链和支链之间的分子量之比适当地为约1-100，优选大约5-20。羧基和磺基适当地以上述方式键接到骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有水硬性粘结剂、骨料、水、硅胶和超增塑剂的混凝土组合物，其特征在于超增塑剂是聚羧酸酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P格林伍德，H比尔奎斯特，U斯卡普，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]