一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂

摘要

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂。本发明采用的原材料为：CLT酸废液、木质素磺酸盐减水剂、高效减水剂、消泡剂、纤维素醚和水，使用本发明能在大幅度改善混凝土流动性的同时，减少高效减水剂用量，使混凝土坍落度在2-3小时内基本不损失，并减少泌水，提高混凝土强度和耐久性。本发明适用于商品预拌混凝土、自密实混凝土及泵送混凝土等。本发明制备工艺简单、成本低、产品性能稳定，且充分利用了CLT酸废液，具有较好的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂。

背景技术

商品混凝土的发展极大地推动了混凝土的集中化生产供应和泵送施工技术的进步，同时保证了工程质量，提高了水泥的散装率，是建筑业节能降耗的重要环节之一。商品混凝土在泵的推动下沿着管道被输送和浇筑，它除了要满足设计规定的强度、耐久性和经济性等指标外，还必须满足运输过程中的流动性保持性，以及管道输送工艺对拌合物性能的特殊要求，也就是可泵性。泵送剂作为一种改善混凝土泵送性能的外加剂，具有卓越的减水增强效果和缓凝保塑性能，是配制商品混凝土的必备组分。

泵送剂的组成通常包括减水组分、缓凝组分、引气组分及保水组分等。其中，又以减水剂为最主要的组分，且泵送剂也常常以减水效果的好坏来界定其类型。另外，缓凝剂、引气剂及保水剂也常常成为泵送剂的组分之一。商品混凝土因远距离运输的需要，常需要尽可能延缓其坍落度损失，大体积混凝土或夏季高温施工工程更是如此，因此必须添加缓凝剂。适当的含气量可以减少混凝土泵送过程中的泵送阻力，防止混凝土泌水、离析，同时可以改善混凝土抗冻融循环破坏的能力。保水剂的作用是增加混凝土拌合物的粘度，使混凝土在低胶凝材料用量、大坍落度情况下不泌水、不离析。

6-氯-3-氨基甲苯-4-磺酸，简称CLT酸（或甲基C酸），是合成红色有机颜料的重要中间体，是世界上年消耗量超过万吨级的有机染料中间体之一。从地域的分布来看，亚洲已经是世界上CLT酸生产企业的集中地，而我国则是当今世界上CLT酸生产能力最大的国家。国内CLT酸总量已超过全球市场的90%。目前，国内外工业上合成CLT酸采用的主要方法为甲苯磺化路线，在CLT酸的生产过程中，经过磺化、氯化、硝化、中和、还原、酸析等数道工序，产生了大量的CLT酸废液，甲苯磺化法合成CLT酸的反应方程式如下所示：

CLT酸废液从外观上看呈红棕色透明液体，其典型废液水质指标为：COD=（20000-30000）mg/L，BOD₅=（1500-2500）mg/L，pH=1-3，NH₃-N=（350-400）mg/L，Cl^-=（16000-20000）mg/L。废液中含有高浓度的无机盐，其中Cl^-、Ca²⁺及Fe²⁺等的总含量为30g/L左右。因此，CLT酸废液属高浓度、高含盐、不可生化的有机废液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，该泵送剂能够显著提高混凝土拌合物的坍落度保持性、提高混凝土耐久性，且具有制备工艺简单、对混凝土强度影响小及成本低等优点。

本发明提出的一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，由CLT酸废液、木质素磺酸盐减水剂、高效减水剂、消泡剂、纤维素醚和水组成，各组分的重量比为：

CLT酸废液                                 100

木质素磺酸盐减水剂                         5-15

高效减水剂                                 150-900

消泡剂                                     0.1-0.5

纤维素醚                                   5-15

水                                         2300-9500。

本发明中，当所述组分为溶液时，其重量比为折固后的重量比。

本发明中，所述的CLT酸废液是在以甲苯磺化法制备CLT酸过程中产生的。

本发明中，所述的木质素磺酸盐减水剂是木质素磺酸钙减水剂、木质素磺酸钠减水剂或木质素磺酸镁减水剂中的一种。

本发明中，所述的高效减水剂为萘系高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的一种。

本发明中，所述的消泡剂为水溶性消泡剂。

本发明中，所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为10万mPa·s。

本发明所提出的一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，其制备方法为：按前述各重量比例称量各组分，先将水加入混合机中，再将CLT酸废液、木质素磺酸盐减水剂、高效减水剂、消泡剂及纤维素醚依次加入混合机中进行搅拌、溶解1-3h，即得所需产品。

本发明中，CLT酸废液同时起到了减水、缓凝及引气的作用，对混凝土拌合物坍落度保持性及其可泵性具有重要的积极作用。木质素磺酸盐减水剂的存在能显著减少混凝土坍落度损失，但掺量不宜过高，否则会对混凝土强度的发展造成不利影响。高效减水剂是本发明中主要的减水组分，它是一种阴离子型表面活性剂，与CLT酸废液共同对水泥起到分散作用。向混凝土拌合物中引入大量微小的气泡有助于提高混凝土的流动性、均匀性和降低混凝土的坍落度损失，然而，CLT酸废液所引入的气泡不仅包括这些有益的微小气泡，同时还包括一些对混凝土强度有害的大气泡，本发明中，加入一定量的消泡剂不仅能够消除这些有害的大气泡，同时还保留了引入的微小气泡。在大多数情况下，利用泵送剂配制的混凝土拌合物具有较大的流动性，且非常容易出现分层、离析的现象，这虽然对混凝土拌合物的坍落度保持性有利，但并不利于混凝土的泵送，解决这一问题的有效方法就是添加保水组分提高混凝土拌合物的粘度，本发明选用粘度值为10万mPa·s的羟丙基甲基纤维素醚作为泵送剂的保水组分。

本发明在使用时，其在混凝土中的适宜掺量（折固掺量）为胶凝材料重量的0.4%-2.0%，具体掺量根据所配制混凝土的要求通过试验确定。本发明作为一种保坍型混凝土泵送剂，可有效改善混凝土拌合物的流动性和施工性，减水率可达20%以上，所配制的混凝土拌合物的坍落度在2-3小时内基本不损失，强度和耐久性也有较大幅度的增加，可用来配制各种强度等级的混凝土。

本发明以CLT酸废液为原料制备了一种保坍型混凝土泵送剂，其制备方法简单且有效降低了生产成本，同时也有利于环境保护和改善三废的排放，市场前景广阔。

本发明考虑到CLT酸废液中的有机物含有大量的氨基及磺酸基，属于双阴离子表面活性剂，加之在CLT酸合成过程中会生成一些具有一定聚合度的聚合物，因此CLT酸废液在化学结构上具备了作为混凝土外加剂使用的条件。为此，本发明人在前期进行了CLT酸废液性能的相关试验，并发现CLT酸废液具有较高的砂浆减水率，以及显著的缓凝和引气特性。

本发明正是利用了CLT酸废液的上述特性，提出了一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，发明中用到的原材料有：CLT酸废液、木质素磺酸盐减水剂、高效减水剂、消泡剂、纤维素醚和水。其中，CLT酸废液同时起到了减水、缓凝以及引气的作用，辅以少量的木质素磺酸盐减水剂用以提高泵送剂的缓凝效果，高效减水剂与CLT酸废液共同起到减水作用，加入一定量的消泡剂是为了消除CLT酸废液引入的有害大气泡，同时保留引入的细小气泡，纤维素醚起到保水增粘的作用。本发明制备工艺简单、成本低、保坍性好、对混凝土强度影响小且应用范围广泛，具有良好的技术、经济和环境效应，市场前景广阔。

具体实施方式

本发明提供了一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂技术，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，按CLT酸废液100，木质素磺酸钙减水剂5，萘系高效减水剂150，消泡剂0.5，纤维素醚5和水2300的重量比称取后置于混合机中进行搅拌、溶解1h，即得所需产品，命名为PA-1，其对混凝土拌合物的保坍性能及硬化混凝土强度影响的测试结果见表1。

实施例2，一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，按CLT酸废液100，木质素磺酸钠减水剂8，脂肪族高效减水剂300，消泡剂0.3，纤维素醚7和水3735的重量比称取后置于混合机中进行搅拌、溶解2h，即得所需产品，命名为PA-2，其对混凝土拌合物的保坍性能及硬化混凝土强度影响的测试结果见表1。

实施例3，一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，按CLT酸废液100，木质素磺酸镁减水剂13，萘系高效减水剂600，消泡剂0.2，纤维素醚12和水6525的重量比称取后置于混合机中进行搅拌、溶解2.5h，即得所需产品，命名为PA-3，其对混凝土拌合物的保坍性能及硬化混凝土强度影响的测试结果见表1。

实施例4，一种掺加CLT酸废液的保坍型混凝土泵送剂，按CLT酸废液100，木质素磺酸钙减水剂15，脂肪族高效减水剂900，消泡剂0.1，纤维素醚15和水9500的重量比称取后置于混合机中进行搅拌、溶解3h，即得所需产品，命名为PA-4，其对混凝土拌合物的保坍性能及硬化混凝土强度影响的测试结果见表1。

 

表1 实施例性能测试结果

注：1．为保证各组试验结果的可比性，表1中各组混凝土试验均采用相同配合比：m（水泥）：m（矿粉）：m（河砂）：m（石子）：m（水）=252:108:660:1000:136，其中水泥选用南京小野田P·Ⅱ52.5级水泥，矿粉选用上海宝田S95级矿粉，河砂的细度模数为2.2，石子选用粒径为5-25mm连续级配的碎石，水选用自来水。

2．实施例1及实施例3中的高效减水剂均采用萘系高效减水剂（简称：NSF），故表中将PA-1及PA-3与NSF做了性能对比，掺量（折固掺量）均为胶凝材料的0.9%；

3．实施例2及实施例4中的高效减水剂均采用脂肪族高效减水剂（简称：SAF），故表中将PA-2及PA-4与SAF做了性能对比，掺量（折固掺量）均为胶凝材料的0.7%；

需要说明的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。