一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂

摘要

本发明提供了一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂。所述的流变剂为固液组合物的水溶液，所述固液组合物含有下述重量份组分的原料：硬脂酸盐乳液：35‑45份；耐碱渗透剂：5‑15份；阳离子单体：5‑10份；醇胺化合物：5‑10份；皂类引气剂：35‑45份。流变剂的固液组合物在水溶液中的固溶量比例在6‑20%，其减水剂的固溶量比例也为6‑20%，低质量比为同等固含量比例同等掺量下的减水剂和流变剂替换时，1份的流变剂和n‑1份的水可替换n份的减水剂，其中n≥3，n≤6。本发明的流变剂区别于增稠剂或粘度改性剂，可削弱减水剂的高减水作用，改善混凝土的流变性能，优化混凝土的包裹性和稳定性，其性能优势在使用机制砂、超细砂和非连续性级配粗料时尤为明显。

说明书

技术领域：

本发明涉及到建筑材料领域，具体涉及到一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂。

背景技术：

混凝土拌合物是由水泥、砂子、石子、外加剂、矿物掺和料和减水剂等密度、形态及尺寸不一的颗粒和表面活性剂拌合而成，在拌合、浇筑、振捣过程中，由于尺寸不一的颗粒级配设计不合理、水化的胶凝材料无法提供合适的粘度、减水剂主链过短无法包裹水泥颗粒等情况，都会导致拌合物中的各种组分发生分离，拌合物不均匀并失去连续性。

专利CN 1385392 A涉及粉末组合物在含水泥或不含水泥的建筑材料组合物中作为流变添加剂的应用，其中该粉末组合物包括：a) (甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯的共聚物，b) 分散剂，c) 水中可再分散的聚合物粉末。

专利CN 102190457 A公开了一种含有a) 多糖衍生物、b) 硅氧烷、c) 不同于硅氧烷的消泡剂的用于改变水泥浆料流变性的聚合物组合物。

专利CN 101801880 A公开一种新光催化水泥组合物，特别是用作涂料、灰浆和灰泥，其在制备步骤和施用步骤中都具有高光催化能力和最佳流变性。基于本发明的组合物特别包括一个有机添加剂组合，其与水和其他组分混合，使得水泥组合物在流变性和光催化能力上都明显好于现有组合物。所得水泥组合物的相关特性现在被兼容：一方面由干混物制备时具有很好可操作性(因而粘度低)；在另一方面，在施用后的湿润态下具有良好一致性。

发明内容：

本发明目的在于提供一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂。有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于解决高流动性混凝土因原材料级配不合理、材料引气困难、减水剂分子主链过短等因素导致和易性不佳的应用现状，以及单一常规的聚羧酸减水剂组分无法解决高流动性拌合物同时满足粘聚性和保水性等指标，构建以增润滑剂、引气剂、早强矿物分散剂-插层剂的低质量比替换减水剂的流变剂体系，是流变剂多元组分匹配设计的难点和关键所在。

为实现上述目的，本发明的技术方案为:

一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂，其特征在于：所述的流变剂为固液组合物的水溶液，固液组合物总质量为100份，所述固液组合物含有下述重量份组分的原料：

硬脂酸盐乳液：35-45份；耐碱渗透剂：5-15份；

阳离子单体：5-10份；醇胺化合物：5-10份；

皂类引气剂：35-45份。

所述的硬脂酸盐乳液为硬脂酸钙乳液、硬脂酸锌乳液、硬脂酸铵乳液、硬脂酸酰胺乳液中的一种或任意几种的组合物；所述硬脂酸盐乳液优选为其阳离子对水泥水化无明显促进作用的，即硬脂酸钙乳液、硬脂酸锌乳液的一种或两种组合物。

所述的耐碱渗透剂为OEP-70、AEP(OEP-98)的一种或两种组合物。

所述的阳离子型单体为含-CO-NH-、-NH-的小单体或多聚物，即丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、聚丙烯酰胺中的一种或任意几种组合物；所述阳离子型单体优选为含-CO-NH-、-NH-的具备分子量较小但具备一定空间位阻的小单体或多聚物，即丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、芥酸酰胺中的一种或任意几种组合物。

所述的醇胺化合物为含-CH₂-OH、-CH(CH₃)-OH的小单体，即三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、单乙醇二异丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或任意几种组合物；所述醇胺化合物优选为作用于C₄AF熟料矿物的醇胺化合物，即一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或任意几种组合物。

所述的皂类引气剂为三萜皂甙、油酸钠中的一种或两种组成。

一种用于水泥基体系低质量比替换减水剂的流变剂，其特征在于：所述的流变剂为固液组合物的水溶液，固液组合物在水溶液中的固溶量比例在6-20%，与之相对应，减水剂的固溶量比例也为6-20%，流变剂掺量为占用胶凝材料质量总和的1.0-3.0%；流变剂的固溶量比例和掺量随减水剂的随之调整，两者确保同等固溶量比例同等掺量，以便于计算低质量比替换时流变剂创造的成本效益；所述低质量比指的是同等固含量比例同等掺量下的减水剂和流变剂替换时，1份的流变剂和n-1份的水可替换n份的减水剂，其中n≥3，n≤6。

本发明的积极效果为

1、本发明的流变剂区别于增稠剂或粘度改性剂，低质量比替换减水剂时，可削弱减水剂的高减水作用，通过润滑作用替代富余的减水作用，改善混凝土的流变性能，优化混凝土的包裹性，和易性及稳定性，其性能优势在使用机制砂、超细砂和非连续性级配粗料时尤为明显；

2、本发明的流变剂中醇胺化合物针对激发早强型熟料矿物C₄AF，早强型矿物分散均匀后水化生成的微膨胀型水化产物，一方面改善拌合物和易性，另一方面早强型水化产物分散交联对强度发展有促进作用；

3、本发明在组分设计中采用润滑剂辅助减水剂作用，润滑剂的对拌合物的润湿流平作用区别于减水剂的静电排斥和空间位阻作用，其作用力相对更柔，其作用机理也区别于阴阳离子吸附-分散作用，故本发明的流变剂可替代市面上现有减水剂品种，如聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸盐减水剂、三聚氰胺减水剂等均可替换；

4、本发明组分中的醇胺有机物针对分散水泥熟料早强型矿物C₄AF矿物，而不是针对于C₃A矿物，因C₃A水化热最大，且水化速率最快，激发早强型矿物，增大粘聚性，但同时也增大早强型水化产物吸附减水剂分子的几率性；

5、本发明在体系采用有机插层剂层状水化产物进行填充处理，消耗层间表面能，鉴于本发明的目的在于低质量比替换减水剂，而不采用可分散C₃A矿物的醇胺有机物，因此杜绝对减水剂的量和使用效果产生不可控影响。

具体的实施方式

下面结合实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1：

硬脂酸盐乳液选用硬脂酸锌乳液，具体用量为：硬脂酸锌乳液：35份；

耐碱渗透剂选用OEP-70，具体用量为：OEP-70：10份；

阳离子型单体选用丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，具体用量为：丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵：10份；

醇胺化合物选用三异丙醇胺，具体用量为：三异丙醇胺：10份；

皂类引气剂选用三萜皂甙，具体用量为：三萜皂甙：35份。

按上述比例配置出流变剂固溶组合物7克，加水93克，按照固溶质比例7%替代某工程固溶质比例为7%的减水剂，替换低质量比n=6。

实施例2

硬脂酸盐乳液选用硬脂酸钙乳液，具体用量为：硬脂酸钙乳液：40份；

耐碱渗透剂选用AEP，具体用量为：AEP：5份；

阳离子型单体选用N，N-二甲基乙酰胺，具体用量为：N，N-二甲基乙酰胺：5份；

醇胺化合物选用二异丙醇胺、一异醇胺，具体用量为：二异丙醇胺：5份，一异醇胺：5份；

皂类引气剂选用油酸钠，具体用量为：油酸钠：40份。

按上述比例配置出流变剂固溶组合物15克，加水85克，按照固溶质比例15%替代某工程固溶质比例为15%的减水剂，替换低质量比n=3.5。

实施例3

硬脂酸盐乳液选用硬脂酸钙乳液、硬脂酸锌乳液，具体用量为：硬脂酸钙乳液：20份，硬脂酸锌乳液：25份；

耐碱渗透剂选用AEP，具体用量为：AEP：5份；

阳离子型单体选用芥酸酰胺，具体用量为：芥酸酰胺：5份；

醇胺化合物选用二异丙醇胺，具体用量为：二异丙醇胺：5份；

皂类引气剂选用油酸钠，具体用量为：油酸钠：40份。

按上述比例配置出流变剂固溶组合物11克，加水89克，按照固溶质比例11%替代某工程固溶质比例为11%的减水剂，替换低质量比n=4.5。

实施例4

硬脂酸盐乳液选用硬脂酸锌乳液，具体用量为：硬脂酸锌乳液：35份；

耐碱渗透剂选用OEP-70，具体用量为：OEP-70：15份；

阳离子型单体选用丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，具体用量为：丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵：8份；

醇胺化合物选用三异丙醇胺，具体用量为：三异丙醇胺：8份；

皂类引气剂选用三萜皂甙，具体用量为：油酸钠：20份，三萜皂甙：25份。

按上述比例配置出流变剂固溶组合物7克，加水93克，按照固溶质比例7%替代某工程固溶质比例为7%的减水剂，替换低质量比n=5.5。

实例检测结果

分别测试上述实例采用低质量比替换减水剂的流变剂与无替换的普通聚羧酸减水剂同等掺量下的混凝土初始坍落度/扩展度和经时坍落度/扩展度、泌水率。实验所用水泥为亚东42.5普硅水泥，参考GB/8076-2008《混凝土外加剂》测试标准。

不同减水剂对混凝土流动性影响

减水剂种类初始坍落度/扩展度mm经时坍落度/扩展度mm泌水率 %普通减水剂190/570165/4852.0实施例1200/560180/5200.7实施例2205/555190/5400.5实施例3200/550180/5350.6实施例4200/560180/5300.8

根据上述混凝土初始及经时流动性比较，低质量比替换减水剂的流变剂实例1、2、3、4的初始流动性均较普通减水剂母液略差点，但其包裹性较好，指标具体体现在坍落度上普通的略小，但扩展度略大，究其原因是普通减水剂初始有点离析泌水，无替换的普通减水剂的泌水率是最高的，低质量替换后，泌水率显著下降；因其保水性能得以改善和组分中其他小料匹配，实例1、2、3、4的保坍性能同步提高。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有配方和掺量，除了互相排斥的特征和/或配方、掺量以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅是发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。