用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑、制備方法及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料添加劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高含炭量混凝土的聚羧 酸復(fù)合減水劑，另外，還涉及此種聚羧酸復(fù)合減水劑、制備方法及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚羧酸減水劑是繼木質(zhì)減水劑和萘系減水劑之后的第三代混凝土減水劑，具有減 水率高、保塑性好、磺酸根和氯離子含量低、生產(chǎn)過程中無需用到甲醛、廢液排除量少、分子 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因而，聚羧酸減水劑在大小建筑工程中均得到了廣泛的應(yīng)用。雖然 聚羧酸減水劑的性能較為優(yōu)異，但在實(shí)際應(yīng)用過程中還是會出現(xiàn)一些問題，如混合后混凝 土的流動性差、保坍性不佳、緩凝嚴(yán)重等，工程上將此類問題歸結(jié)為聚羧酸減水劑與水泥的 相容性差，聚羧酸減水劑與水泥之間的相容性問題已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注，研宄表 明，水泥的含炭量對聚羧酸減水劑與水泥的相容性具有較大影響。
[0003] 水泥在生產(chǎn)過程中，通常會摻入一定量混合材用以降低生產(chǎn)成本或是充分利用固 體廢棄物。出于相同的目的，在配制混凝土?xí)r也會大量使用摻和料?；旌喜募皳胶土现袘?yīng) 用最廣泛的是粉煤灰，粉煤灰是燃煤發(fā)電廠煤粉燃燒后的高分散性固體廢棄物，含有玻璃 微珠、富鐵微珠、富鈣微珠及未燃盡的炭粒。粉煤灰中炭粒的含量不容忽視，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有 40%左右的燃煤發(fā)電場的粉煤灰含炭量超過8%。粉煤灰中的炭粒由于在高溫中脫失了揮發(fā) 分，炭粒內(nèi)部形成了大量的孔隙，具有很大的比表面積，并且由于炭粒親油疏水，有很好的 吸附活性。
[0004] 在高含炭量混凝土中應(yīng)用聚羧酸減水劑時，為達(dá)到澆筑要求的流動強(qiáng)度，一般需 要加大減水劑的摻量，由于減水劑的價格偏高，加大減水劑摻量會增大企業(yè)的成本。
[0005] 現(xiàn)有的聚羧酸減水劑應(yīng)用于高含炭量水泥、混凝土中時，聚羧酸減水劑分子優(yōu)先 吸附于炭粒上，導(dǎo)致水泥顆粒表面及液相中減水劑分子數(shù)量降低，起到的分散作用減弱。工 程上反映，混凝土中粉煤灰摻量較高時，尤其是對于品質(zhì)較低的粉煤灰，混凝土的流動性明 顯較差，粉煤灰中的炭粒影響了聚羧酸減水劑性能的發(fā)揮，使得聚羧酸減水劑與膠凝材料 產(chǎn)生了相容性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高含 炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑、制備方法及其使用方法，有效解決了應(yīng)用于高含炭量混 凝土?xí)r聚羧酸復(fù)合減水劑與膠凝材料之間的相容性問題，可在不增加聚羧酸復(fù)合減水劑摻 量的情況下取得混凝土的高流動度和高保坍性效果。
[0007] 為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決： 用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑，按重量百分比計(jì)，由以下組分組成： 聚羧酸減水劑母液溶質(zhì) 8?14% 引氣劑 0.15?0.3% 消泡劑 0· 2?0· 5% 炭屏蔽劑 3?7% 三乙醇胺 1?2. 5% 無機(jī)早強(qiáng)劑 7?14% 其余為水，其總重量滿足100%。
[0008] 各組分按上述比例混合后，可制得一種適用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水 劑，此減水劑應(yīng)用于高含炭量的混凝土中時，可有效消除或減弱炭對聚羧酸復(fù)合減水劑的 影響，使混凝土達(dá)到預(yù)期流動度及坍落度，且其他性能不受損。
[0009] 上述組合物中，聚羧酸減水劑母液溶質(zhì)的主要作用為減水、保塑，消泡劑和引氣劑 配合使用，有效降低混凝土中的大氣泡含量，有利于提高混凝土的流動性，且在一定程度上 改善了混凝土的耐久性。炭屏蔽劑組分的分子量較小，對炭更具吸附活性，可以減弱混凝土 中炭對聚羧酸復(fù)合減水劑的無效吸附。三乙醇胺和無機(jī)早強(qiáng)劑均可明顯改善混凝土的早期 強(qiáng)度，兩者配合使用效果更佳。
[0010] 上述各組分的組合及各組分的重量百分比范圍，是通過大量實(shí)驗(yàn)確定的，上述組 合及重量百分比范圍使本發(fā)明的聚羧酸復(fù)合減水劑取得很好的高減水、高保坍效果。
[0011] 本發(fā)明提供的聚羧酸復(fù)合減水劑中添加了炭屏蔽劑，用以降低粉煤灰中的炭對聚 羧酸復(fù)合減水劑性能的影響，避免聚羧酸復(fù)合減水劑與膠凝材料之間的相容性問題。若炭 屏蔽劑的含量超過7%，則會導(dǎo)致混凝土嚴(yán)重緩凝，影響正常施工；若炭屏蔽劑的含量小于 3%，則對混凝土中炭的屏蔽作用不明顯。
[0012] 若引氣劑的含量超過0.3%，使用后，混凝土的含氣量過大，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降 低；若引氣劑的含量小于〇. 15%，則引氣效果不明顯，導(dǎo)致混凝土的流動性及耐久性相對較 差。
[0013] 若消泡劑的含量超過0.5%，則會減弱引氣劑的作用效果；若消泡劑的含量小于 0. 2%，消泡劑的含量不足以降低混凝土中大氣泡的含量，不能很好地控制混凝土中微小氣 泡的含量及比例。
[0014] 三乙醇胺的價格偏高，若三乙醇胺的含量超過2. 5%，則加大了聚羧酸減水劑的制 造成本，取得的經(jīng)濟(jì)效益小；若三乙醇胺的含量小于1%，則添加聚羧酸減水劑后混凝土的 早強(qiáng)效果不顯著。
[0015] 若無機(jī)早強(qiáng)劑的含量超過14%，則聚羧酸復(fù)合減水劑中其余有效組分的相對含量 較少，聚羧酸復(fù)合減水劑的減水效果、保坍作用及屏蔽作用減弱；若無機(jī)早強(qiáng)劑的含量小于 7%，則添加聚羧酸復(fù)合減水劑后混凝土的早強(qiáng)效果不佳。
[0016] 較佳的，用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑中，所述各組分按重量百分比 計(jì)的含量為： 聚羧酸減水劑母液溶質(zhì) 10?14% 引氣劑 0.2?0.25% 消泡劑 0· 3?0· 4% 炭屏蔽劑 5?7% 三乙醇胺 1?2% 無機(jī)早強(qiáng)劑 7?10% 其余為水，其總重量滿足100%。
[0017] 進(jìn)一步，更佳的，用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑中，所述各組分按重量 百分比計(jì)的含量為： 聚羧酸減水劑母液溶質(zhì) 12% 引氣劑 0.2% 消泡劑 0.35% 炭屏蔽劑 6% 三乙醇胺 1. 5% 無機(jī)早強(qiáng)劑 10% 其余為水，其總重量滿足100%。
[0018] 本發(fā)明中，所述炭屏蔽劑為醇類物質(zhì)，其化學(xué)通式為CnH(2n+1)OH，其中，η為不大于6 的正整數(shù)。炭屏蔽劑采用醇類小分子物質(zhì)，它們較聚羧酸復(fù)合減水劑大分子更易吸附于炭 粒表面，可減弱聚羧酸復(fù)合減水劑在炭粒表面的無效吸附，使聚羧酸復(fù)合減水劑的性能得 到充分發(fā)揮。
[0019] 本發(fā)明中，所述引氣劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。引氣劑采用十二 烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉，可向混凝土中引入適量微小的氣泡，這些氣泡可增大新 拌混凝土的流動性，對硬化混凝土的耐久性方面也多有益處。
[0020] 本發(fā)明中，所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。消泡劑采用聚二甲基硅氧烷，用于消除 由于機(jī)械攪拌引入混凝土的大氣泡，大氣泡的尺寸相對較大，對混凝土的強(qiáng)度、耐久性具有 較大的負(fù)面作用，應(yīng)盡量消除。
[0021] 本發(fā)明中，所述無機(jī)早強(qiáng)劑為硫代硫酸鈉或硫酸鈉。無機(jī)早強(qiáng)劑采用硫代硫酸鈉 或硫酸鈉，用以克服炭屏蔽劑引起的緩凝作用，使混凝土適于施工。
[0022] 本發(fā)明提供的一種制備上述用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑的制備方 法，具體步驟如下： 步驟Α，按各組分所占重量比為：聚羧酸減水劑母液溶質(zhì)8?14%、引氣劑0. 15?0. 3%、 消泡劑0. 2?0. 5%、炭屏蔽劑3?7%、三乙醇胺1?2. 5%、無機(jī)早強(qiáng)劑7?14%、水為其余 量，選取聚羧酸減水劑母液溶質(zhì)、引氣劑、消泡劑、炭屏蔽劑、三乙醇胺、無機(jī)早強(qiáng)劑和水，備 用； 步驟Β，將聚羧酸減水劑母液溶質(zhì)、引氣劑、消泡劑、炭屏蔽劑、三乙醇胺、無機(jī)早強(qiáng)劑和 水一起置于容器中攪拌至均勻，得到用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑； 上述步驟都是在常溫常壓下進(jìn)行的。
[0023] 本發(fā)明提供的一種用于高含炭量混凝土的聚羧酸復(fù)合減水劑的使用方法，所述使 用方法采用下述方法中任一種； 方法一：具體步驟如下： 步驟a，向混凝土干混料中摻加水?dāng)嚢??lOm