一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂

摘要

本发明的地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂，由质量百分比的原料组成：早强型聚羧酸系减水剂母液30～50％、减水激发剂3～10％、早强激发剂5～15％、消泡剂0.05～0.5％、活性催化剂2～10％、触变剂0.05～0.5％、水20～59％。本发明旨在通过地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂对混凝土的高分散、低引气、高反应速度及高反应程度等多种调控技术的协同作用以提高混凝土的早期强度，同时缩短混凝土凝结时间并适当降低混凝土含气量，特别适用于管片预制构件混凝土的配制。早期强度的快速提高及凝结时间的快速缩短均有利于缩短混凝土预制构件的脱模时间，提高模板周转效率，从而提高了预制构件的生产效率。

说明书

技术领域

本发明属于功能型外加剂制备技术领域，具体涉及到一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂。

背景技术

随着社会和科技的迅速发展，地铁以快速、正点、安全、舒适、大运量、低能耗、小污染的优点越来越为城市居民所青睐，并已经成为了人们日常生活中主要的出行方式之一。目前，在地铁的发展进程中,地铁工程的施工越来越多的使用盾构法，因而对与混凝土管片的需求量越来越大。而影响管片质量和生产效率的主要因素：一是气泡问题，其能够影响外观，降低混凝土抗渗性；二是裂缝问题，能够影响混凝土的结构和防水性；另外管片生产效率问题也是生产厂家极为重视的方面，流水线传输法是目前钢筋混凝土管片生产的新工艺，限制管片生产效率的阶段主要有两个，一个是混凝土静停(预蒸养)阶段，即混凝土收光抹面时间，二是蒸养阶段，即混凝土强度达到脱模强度的时间。

对于高性能的混凝土管片来说，高性能的减水剂是其生产不可或缺的外加剂。由于萘系减水剂减水率受限以及工作性损失大的特点将对管片混凝土施工性能产生不利影响，同时萘系减水剂碱含量过高，收缩率大，对于用于地下工程的管片混凝土的耐久性有不利影响。因此，目前市场上预制管片混凝土一般采用聚羧酸系减水剂生产配制，这是因为使用聚羧酸系减水剂后，高减水性能使得混凝土水灰比得以降低，从而减小了硬化混凝土的孔隙率，同时改善了混凝土和易性、包裹性，并能进一步降低由于混凝土干涩而带来的成型孔隙。但是，由于传统的聚羧酸系减水剂会延缓水泥的水化，使得混凝土早期强度发展缓慢，限制了其在预制混凝土及寒冷气候中的使用。专利申请号201310346345.8公开了一种高早强型聚羧酸系减水剂及其制备方法，该减水剂是采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸以及丙烯酸酯化醇胺等多种单体在引发剂、链转移剂的作用下聚合所得，该减水剂存在早强方式单一、凝结时间缩短有限以及未考虑对混凝土触变性的影响等问题。专利申请号201610820468.4公开了一种用于地铁盾构管片的促凝早强型聚羧酸系减水剂，该减水剂同样存在未能考虑地铁管片混凝土需要高触变性的技术问题，同时也存在聚羧酸系减水剂高敏感性的问题。因此，有必要根据预制管片混凝土的生产工艺特点和技术要求研制出一种专门用于预制管片混凝土的高早强型聚羧酸系减水剂。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题以及现有技术的不足提供了一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂，解决的技术问题是：针对管片混凝土用聚羧酸系减水剂需要高早强、快速凝结硬化，高触变性及低敏感性等技术特点，本发明依据混凝土水化硬化及早强机制，通过地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂对混凝土的高分散、低引气、高反应速度及高反应程度等多种调控技术的协同作用以提高混凝土的早期强度，同时缩短混凝土凝结时间并适当降低混凝土含气量，极大缩短混凝土预制构件的脱模时间，提高模板周转效率。

本发明是采用以下技术方案来实现的，一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂，包括以下质量百分比的原料：

所述的早强型聚羧酸系减水剂母液为含有酰胺基团且浓度为40％的早强型聚羧酸系减水剂母液；

所述的减水激发剂为二乙二醇与聚醚胺D230的复合物，其中复合质量比为1:1；

所述的早强激发剂为有机醇胺与硫氰酸钠的复合物，其中有机醇胺的质量百分比为20～40％；

所述的消泡剂为有机硅类、聚醚类、聚醚改性硅类的一种或一种以上任意比例的混合物；

所述的活性催化剂为大环多醚类化合物；

所述的触变剂为羟丙基甲基纤维素醚，其中粘度为38000～42000mPa·s。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明依据地铁管片混凝土水化硬化早强机制出发，通过地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂对混凝土的高分散、低引气、高反应速度及高反应程度等多种调控技术的协同作用以提高混凝土的早期强度，同时缩短混凝土凝结时间并适当降低混凝土含气量，大大地缩短了混凝土预制构件的脱模时间，加快了模板周转速率，因此提高了预制构件的生产效率。

本发明利用的二乙二醇与聚醚胺D230的复合物，不仅在低水胶比下具有强吸附的特性，而且可以强化聚羧酸系减水剂的空间位阻效应，因此对聚羧酸系减水剂的分散性能具有强激发的效应，极大地提高了减水剂的减水性能。

本发明利用活性催化剂的强催化作用可使钙离子与反应性硅酸盐在极低的浓度下沉淀结晶，大大加快了硅-钙水化反应速度，同时提高了硅-钙水化反应程度。

本发明利用触变剂不仅提高了混凝土的触变性，同时大大降低了聚羧酸系减水剂的敏感性。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的内容，通过以下具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。本发明通过测试C50管片混凝土20℃环境温度下8h、24h、72h抗压强度、初凝时间及混凝土相应的砂浆触变环面积来对所制备的产品进行评价。

实施例1

一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂

各组成成分的质量百分比为：早强型聚羧酸系减水剂母液35％、二乙二醇4％、聚醚胺4％、有机醇胺3％、硫氰酸钠12％、聚醚类消泡剂0.1％、活性催化剂2％、触变剂0.05％、水39.85％。

实施例2

一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂

各组成成分的质量百分比为：早强型聚羧酸系减水剂母液40％、二乙二醇2.5％、聚醚胺2.5％、有机醇胺3％、硫氰酸钠7％、聚醚类消泡剂0.2％、活性催化剂5％、触变剂0.1％、水39.7％。

实施例3

一种地铁管片混凝土用高早强型聚羧酸系减水剂

各组成成分的质量百分比为：早强型聚羧酸系减水剂母液45％、二乙二醇1.5％、聚醚胺1.5％、有机醇胺2％、硫氰酸钠3％、聚醚类消泡剂0.3％、活性催化剂8％、触变剂0.2％、水38.5％。

对比例1

采用普通型聚羧酸系减水剂，浓度为30％。

对比例2

采用国外某知名品牌早强型聚羧酸系减水剂，浓度为40％。

对比例3

采用国内某知名品牌地铁管片混凝土用早强型聚羧酸系减水剂，浓度为30％。

实施效果

本发明制备的高早强型聚羧酸系减水剂是针对地铁管片混凝土需要高早强、快速凝结硬化，高触变性及低敏感性等技术特点，且结合管片混凝土水化硬化及早强机制，对减水剂进行了多种早期强度增强方式的功能性复合设计，旨在通过有效的提高混凝土的早期强度，缩短混凝土凝结时间，以加快混凝土模板周转速率并提高构件生产效率。

C50混凝土性能试验：试验采用小野田52.5硅酸盐水泥，总胶材用量为400kg/m³，Ⅱ级粉煤灰掺量为15％，S95级矿粉掺量为15％，细度模数为2.5的天然砂用量为707kg/m³，碎石用量为1158kg/m³，用水量为128kg/m³。8h抗压强度采用20℃空气养护，1d、3d抗压强度均在20℃空气养护8h后转入标准养护；初凝时间为该混凝土所筛砂浆初凝时间，具体试验方法参照《混凝土外加剂》(GB8076-2008)；触变性为该混凝土所筛砂浆的触变环面积，采用美国博乐飞生产的RST-SST软固体测试流变仪进行测试，设置上行剪切速率为0～45(1/s)，下行剪切速率为45～0(1/s)，上行与下行剪切时间均为120s，所制出的剪切应力τ-剪切速率ν之间的封闭曲线则为触变环，最终由RST-SST软固体测试流变仪自带软件可计算出触变环面积A₀值。试验结果见下表。

表C50混凝土性能试验结果

虽然本发明列举了部分实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如对某份原料组分或工艺时间作增加或减少，但对产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。