一种适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂及其制备方法，该改性外加剂包括以下质量份的原料：聚羧酸减水剂母液40％～60％，增强剂25％～50％，增稠剂2％～8％，引气剂0.1％～0.4％，保坍剂2％～5％，防霉剂0.01％～0.04％。本发明在保证低品质骨料混凝土易施工、强度不降低的前提下，能减少混凝土胶材用量8％～10％和抑制低品质骨料混凝土拌和物离析、泌水，有效解决实体结构物表面蜂窝、麻面、大面积气泡、色差和开裂等外观质量问题，实现边远地区混凝土工程原材料就地取材。

说明书

技术领域

本发明涉及化工建筑材料，特别涉及一种适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂及其制备方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展，优质砂资源越来越匮乏，而级配差或细度模数过大的天然砂或机制砂大量存在。由于砂是一种地方性大宗资源，不便于长距离运输，西南、西北部地区混凝土用砂供需矛盾日益突出，混凝土工程施工单位不得不使用低品质骨料。现场调研发现，采用品质较差的河砂或机制砂配制混凝土时极易出现离析、泌水、泵送施工困难、水纹、砂线和蜂窝麻面等常见问题。目前，为了防止低品质骨料混凝土拌和物离析、满足现场泵送施工要求，往往采取提高胶材用量、砂率和掺入增稠剂(如纤维素醚、聚乙烯醇、水溶性淀粉和膨润土等添加剂)，这些技术手段虽然解决了低品质骨料混凝土拌和物施工困难等上述问题，却在实际工程中又带来了混凝土硬化体因胶材用量偏高导致收缩开裂的质量问题。因此如何对增稠剂进行改性，以实现在降低胶材用量的前提下改善混凝土可施工性能并有效保证混凝土强度及实体结构质量，是低品质骨料混凝土应用技术关键。

目前，常采用化学早强剂(如氯盐、硫酸盐、亚硝酸盐和硫铝酸盐)和超细活性掺和料(如硅灰、超细矿粉)来实现混凝土早期强度和后期强度的提升，但化学早强剂引入了大量有害物质Cl^-、SO₄^2-和SO₃等，存在诱发钢筋锈蚀、发生延迟钙矾石膨胀反应的风险，而超细活性掺和料的价格高，经济性差。可见，在传统外加剂减水、保坍功能的基础上，开发一种兼有增稠、“绿色”高效增强功能的改性外加剂具有较强的实用价值和广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服既有混凝土外加剂不增稠或增稠但不增强或增强但环保性、经济性差的不足而提出的一种适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂及其制备方法。

本发明适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂，主要由聚羧酸减水剂母液、增强剂、增稠剂、引气剂、保坍剂和防霉剂组成，各组分的质量份用量如下：

上述适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂，所述聚羧酸减水剂母液为固含量大于40％、减水率大于30％的醚类聚合物。该组分能赋予混凝土拌和物在较低水胶比下优异的流动性。

上述适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂，所述增强剂是由质量比为1份的普通硅酸盐水泥与8～10份水在常温下高速搅拌6h后静置、抽滤出的C-S-H、CH微晶水化产物悬浮液，再与0.5份粒径小于30nm的纳米碳酸钙在超声浴中分散均匀而成。该组分能在水泥水化期间起到微晶核的作用，加速水泥的水化进程，同时部分微颗粒填充在粉体空隙内，优化粉体级配，起到微观密实填充作用，从而在胶凝材料用量不变时提高混凝土强度，或在降低胶凝材料用量时混凝土强度不降低。

上述适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂，所述的增稠剂是由质量比为1份膏体温轮胶与4份水在搅拌速度不低于300r/min的剪切作用下分散均匀而成。该组分能增加水泥浆体的粘度，提高混凝土拌和物的粘聚性，防止浆体与骨料分离。

上述适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂，所述的引气剂为三帖皂苷。该组分能在混凝土拌和过程中引入大量均匀稳定、封闭细小的微气泡，增加浆体体积，从而在减少胶凝材料用量的前提下保证混凝土拌和物和易性。

本发明还公开了一种适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先按照配比称量各原料，在速度300r/min～500r/min搅拌条件下依次加入增稠剂、增强剂，搅拌5min；然后在速度低于100r/min搅拌条件下依次加入聚羧酸减水剂母液、保坍剂、防霉剂，继续搅拌3min；最后在速度低于60r/min搅拌条件下加入引气剂，继续搅拌3min，静置一段时间，得到适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂。

本发明具有以下优点：(1)各原材料来源广泛，特别是增强剂组分由普通硅酸盐水泥制得，产品成本低；(2)产品不含有Cl^-、SO₄^2-和SO₃等有害物质，绿色环保；(3)在保证低品质骨料混凝土易施工、强度不降低的前提下，能减少混凝土胶材用量8％～10％和抑制低品质骨料混凝土拌和物离析、泌水，有效解决实体结构物表面蜂窝、麻面、大面积气泡、色差和开裂等外观质量问题，实现边远地区混凝土工程原材料就地取材。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

本发明的适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂各实施例的原料及质量比计量的含量如表1所示。

表1各实施例的原料及质量比

按以下步骤制备改性外加剂：首先按照表1所示配比称量各原料，在速度300r/min～500r/min搅拌条件下依次加入增稠剂、增强剂，搅拌5min；然后在速度低于100r/min搅拌条件下依次加入聚羧酸减水剂母液、保坍剂、防霉剂，继续搅拌3min；最后在速度低于60r/min搅拌条件下加入引气剂，继续搅拌3min，静置一段时间，得到适用于低品质骨料混凝土的改性外加剂。

将掺加工程某外加剂的混凝土作为基准混凝土，将掺入1.3％(胶凝材料用量质量百分比)掺量的改性外加剂混凝土作为对比混凝土，混凝土配合比为：(1)基准：金隅P.O42.5水泥300kg/m³，粉煤灰130kg/m³，砂(Mx＝3.7)770kg/m³，石子1020kg/m³，水160kg/m³，工程某外加剂5.2kg/m³；(2)对比(实施例1～5)：金隅P.O42.5水泥273kg/m³，粉煤灰117kg/m³，砂(Mx＝3.7)787kg/m³，石子1043kg/m³，水144kg/m³，改性外加剂5.0kg/m³。

依据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》GB/T50080-2002和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009测试上述混凝土拌和物性能、力学性能和物性能和收缩性能，以评价本发明的性能，检测结果如表2所示。

表2本发明的相关件能

从表2中可看出，由于砂很粗，基准混凝土拌和物严重离析、泌水，掺入改性外加剂后，实施例1～5对比混凝土的性能得到显著改善，未出现离析、泌水，在胶凝材料用量减少9.3％的情况下，混凝土抗压强度并未降低，混凝土收缩得到一定程度降低，有利于混凝土抗裂性的提升。

经过多次反复试验和综合性能、成本分析，上述实施例中以实施例2为最佳。

本产品已在复杂地质山区高速铁路隧道衬砌混凝土中试用，现场实践证实其对低品质骨料混凝土具有优异的性能调控作用。

本产品为液体，运输、储存时应注意防晒。