一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑及其使用方法
2023-07-09 05:14:01 1
一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑及其使用方法，其中屏蔽劑採用以下質量份數的原料配混而成：五水偏矽酸鈉35～55份、三聚磷酸鈉30～50份、聚乙二醇7～15份、腐植酸鈉3～8份和聚丙烯酸鈉5～10份；用於水泥淨漿、水泥砂漿和混凝土生產時，只需加入相應質量比例的屏蔽劑，就可以達到改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負面效應的效果，可以有效的提高含粘土的水泥混凝土體系的流動性等工作性能，同時不降低體系的強度等力學性能。
【專利說明】一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水泥、混凝土外加劑領域，尤其涉及一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑及其使用方法，屏蔽劑適用於摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系含泥較多的情況。
【背景技術】
[0002]集料是混凝土的重要組成部分，含泥量是衡量集料質量的重要指標之一；目前，混凝土原材料的生產現狀表明:泥是混凝土集料中一個不可避免的組分，大量的工程實踐、科學研究表明，集料附含泥對混凝土性能有不利的影響，特別是含泥量高或超過標準規定的集料對混凝土性能影響十分明顯。
[0003]聚羧酸減水劑因具有高減水率、高保坍性、分子結構可調和綠色環保等優良性能，被越來越廣泛地應用於混凝土工程中。然而，大量的工程實例及研究表明，聚羧酸減水劑與混凝土原材料存在相容性差的問題，其中，混凝土集料中不可避免的泥對摻聚羧酸減水劑混凝土的工作性能等具有顯著的影響，主要表現為聚羧酸減水劑的減水分散能力嚴重下降、流動性降低、保坍效果差，進而導致硬化混凝土強度降低。
[0004]粘土是集料附含泥中影響水泥混凝土性能的主要組成部分，其對水泥混凝土的流動性影響可能有兩方面的原因:其一，粘土有巨大的比表面積，能吸附大量拌合用水，降低水泥混凝土的流動性；其二，粘土與水泥顆粒競爭吸附聚羧酸減水劑，從而影響水泥混凝土的流動性，資料顯示蒙脫土及膨潤土吸附減水劑的能力是水泥的數十倍。
[0005]在聚羧酸減水劑存在情況下，骨料含有一定量的粘土，不同程度降低了摻聚羧酸減水劑砂漿流動性；與不摻聚羧酸減水劑的水泥淨漿相比，粘土對摻有聚羧酸減水劑的淨漿流動性影響更為顯著，證明了粘土對聚羧酸減水劑的吸附作用，粘土影響砂漿或淨漿流動性的程度與粘土的種類及比表面積有關。此外，粘土具有巨大的表面能，通過吸附聚羧酸減水劑而消耗自由能，聚羧酸減水劑的疏水基團從水溶液中逃逸出來，有利於粘土對聚羧酸減水劑的吸附。另外，粘土吸附的陽離子如Ca2+可與RC00—形成難溶於水的絡合物，從而消耗部分聚羧酸減水劑。粘土在鹼性溶液中帶負電，但是粘土帶電的不均勻性也可能吸附聚羧酸這種陰離子表面活性劑。
[0006]目前，針對粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土負效應的問題，國內外一些學者研究了其影響機理並提出了一些抑制措施，但都不具有普適性。研究較多的措施是通過化學改性的方法，優化聚羧酸減水劑分子，使其帶對粘土有耐性的官能團，或者合成直鏈線性的聚羧酸減水劑，可以有效改善含泥漿體的流變性能，降低聚羧酸系減水劑對粘土的敏感性。王子明等聚合成了一種直鏈狀聚羧酸系聚合物作為粘土抵抗劑，可降低粘土對聚羧酸減水劑的影響，但該粘土抵抗劑只能是特定的分子量和結構的聚合物，對合成過程中的分子量要求高。申請號為201010574716.6，名稱為「一種抗泥型聚羧酸超塑化劑的製備方法」的專利公開了一種抗 泥型聚羧酸超塑化劑，其與與普通聚羧酸減水劑相比具有良好的抗泥效果；但其製備過程複雜，且並未給出粘土適應的種類範圍。因此，研究者提出通過物理復摻的手段達到改善粘土負效應的目的，劉國棟提出一種用於抑制骨料含泥量較高對混凝土不利影響的Z劑，用它與聚羧酸減水劑復配使用具有一定改善效果，可相對降低聚羧酸減水劑的摻量，改善聚羧酸減水劑的使用效能；但這種方法要求助劑的摻量較高，甚至與聚羧酸減水劑的復配比例達到1:4時才具備一定效果，而且也並未說明具體對於何種成分的泥起作用，對不同成分泥的改善效果差異等問題。王信剛等人研究了一種可控緩釋聚羧酸減水劑，嘗試通過引入緩釋劑優先吸附聚羧酸減水劑和緩凝劑，再將它們加入到混凝土體系中去，粘土會先吸附緩凝劑而保護了聚羧酸減水劑，保證聚羧酸減水劑分子在水泥顆粒上發揮作用；但該方法的問題在於，作為緩釋劑的沸石，本身吸附能力就很強，聚羧酸減水劑分子被其吸附後還能否自由脫除，若聚羧酸減水劑雖沒有被粘土吸附但卻被沸石吸附，是同樣無法發揮減水分散作用的。
【發明內容】
[0007]針對現有技術存在的上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，以降低或屏蔽粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負效應。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明採用了以下的技術方案:
一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，其特徵在於，由如下質量份數的原料組成:
五水偏娃酸鈉35~55份,三聚磷酸鈉30~55份,聚乙二醇7~15份,腐植酸鈉3~8份和聚丙烯酸鈉5~10份。
[0009]本方案針對摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系，採用物理復摻的方法，選擇對聚羧酸減水劑使用性能較好的原料，再用物理復摻的方法發揮組分間的協同增效作用，以達到屏蔽或減少粘土所引起的摻聚羧酸減水劑水泥混凝土的負效應的效果。
[0010]本方案中所用原料中的五水偏矽酸鈉、三聚磷酸鈉、腐植酸鈉和聚丙烯酸鈉的陽離子均為鈉離子，各組分之間具有較好的相容性。所得到的屏蔽劑一方面能先於聚羧酸減水劑吸附在粘土表面，阻止粘土對聚羧酸減水劑的吸附，並且屏蔽劑對粘土具有一定的減水分散作用，使得粘土吸附的拌合水釋放出來從而增大體系的流動性；另一方面，屏蔽劑對水泥顆粒也具有一定的減水分散作用和保坍效果，從而改善粘土對摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系的負效應。
[0011]作為優化，所述聚乙二醇為聚乙二醇800、聚乙二醇4000或者聚乙二醇8000。這樣的聚乙二醇具有較好的分散性、水溶性、穩定性和潤滑性，與許多有機物的相容性良好，可以與屏蔽劑中的其他組分相互配合，提高屏蔽劑的整體性能；而且這樣的聚乙二醇對聚羧酸減水劑具有明顯的塑化效果。優選聚乙二醇8000，這是由於其鏈長較長，具有較大的空間位阻，有利於提高屏蔽劑的綜合性能；同時聚乙二醇8000的溶解性更好，與其他組分之間的相容性好，從性狀方面可以與其他原料形成更好的配合。 [0012]作為優化，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，其特徵在於，由如下質量份數的原料組成:
五水偏矽酸鈉48份，三聚磷酸鈉30份，聚乙二醇10份，腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份。
[0013]上述技術方案中，屏蔽劑的綜合性能達到最佳，對粘土的吸附力大於聚羧酸減水劑對粘土的吸附力，從而阻止了粘土對聚羧酸減水劑的吸附，同時粘土吸附的拌合水釋放出來可以增大體系的流動性；而且屏蔽劑對水泥顆粒的減水分散作用和保坍效果最好。
[0014]本發明的技術方案還提供了一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於水泥淨漿生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥質量的0.08~0.16%。
[0015]上述技術方案中，攪拌加水過程是指向水泥中加水攪拌的過程；在這個過程中將屏蔽劑加入水泥體系中，其中水泥體系中粘土與屏蔽劑的質量比為1:0.05~0.20,這樣就可以屏蔽或者減少粘土對摻聚羧酸減水劑的水泥體系的負效應，其使用方式簡單，較少的摻量即可達到較好的效果。
[0016]本發明的技術方案還提供了一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於水泥砂漿生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥砂漿中砂的質量的0.12~0.18%。
[0017]上述技術方案中的攪拌加水過程是指向水泥砂漿的原料中加水攪拌的過程，在這個過程中將屏蔽劑加入水泥砂漿體系中，其中水泥砂漿體系中粘土與屏蔽劑的質量比為1:0.10~0.40，這樣就可以改善粘土對摻聚羧酸減水劑的水泥砂漿體系的負效應，其使用方式簡單，較少的摻量 即可達到較好的效果。
[0018]本發明的技術方案還提供了一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於混凝土生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入，其加入量為混凝土中細骨料的質量的0.12~0.18%。
[0019]上述技術方案中，攪拌加水過程是指向混凝土原料中加水攪拌的過程，在這個過程中將屏蔽劑加入混凝土體系中，其中水泥混凝土體系中粘土與屏蔽劑的質量比為1:0.10~0.40，這樣就可以改善粘土對混凝土體系的負效應，其使用方式簡單，而且較少的摻量即可達到較好的效果。
[0020]相比現有技術，本發明具有以下有益效果:
1、本發明將有機材料與無機材料復配為一種屏蔽劑，各種原料之間具有較好的相溶性，所得屏蔽劑可以與聚羧酸減水劑協調使用；同時屏蔽劑對粘土的也具有很好的適應性，在正常的工程含量範圍內，可以適用於任意種類粘土及任意含泥量的水泥混凝土生產，尤其適用於含泥量高的水泥、水泥砂漿和混凝土生產，達到屏蔽或者減少粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系的負效應的效果。
[0021]2、製備工藝簡單，只需將各類原材料按一定配比稱料，然後採用物理方法攪拌混合均勻即可；而且使用時可溶於水單獨摻加，也可直接溶於聚羧酸減水劑，使用方法靈活、簡單。
[0022]3、本發明中屏蔽劑的原料均為市售產品，價格低廉，在達到相同效果時，所需費用比增大聚羧酸減水劑摻量所需費用低；本發明的屏蔽劑的工業級原料價格為4500~5500元/噸，用於水泥混凝土生產時摻量不足水泥混凝土質量的千分之二，因此，生產每噸只需增加不到3元的成本。
[0023]4、本發明中的改善聚羧酸減水劑分散性負效應的屏蔽劑可以優先於聚羧酸減水劑吸附在粘土表面從而阻止了粘土對聚羧酸減水劑的吸附，並且屏蔽劑對粘土具有一定的減水分散作用，使得粘土吸附的拌合水釋放出來從而增大體系的流動性；而且屏蔽劑對水泥顆粒也具有一定的減水分散作用和保坍效果，可以改善粘土對摻聚羧酸減水劑的水泥混凝土體系的負效應。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0025]實施例1:
一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，按照質量份稱取原料:五水偏矽酸鈉48份、三聚磷酸鈉30份、聚乙二醇8000 10份、腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到1#屏蔽劑。
[0026]實施例2:
一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，按照質量份稱取原料:五水偏矽酸鈉35份、三聚磷酸鈉46份、聚乙二醇8000 7份、腐植酸鈉4份和聚丙烯酸鈉8份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到2#屏蔽劑。
[0027]實施例3:
一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，按照質量份稱取原料:五水偏矽酸鈉40份、三聚磷酸鈉37份、聚乙二醇8000 8份、腐植酸鈉8份和聚丙烯酸鈉7份，將各種原料用物理方法攪拌混合均勻，得到3#屏蔽劑。
[0028]性能測試:
為了驗證本發明的有益效果，採用上述實施例1、2和3製備的屏蔽劑為實驗例，測試摻入屏蔽劑前後水泥淨漿流動度，砂漿擴展度、抗折強度和抗壓強度，混凝土的坍落度、擴展度和試件抗壓強度等性能參數的變化。
[0029]由於粘土的成分複雜，不可控因素較多，但影響水泥混凝土性能的主要成分是蒙脫石、伊利石、高 嶺石等具有較大吸附性的礦物組分，所以，在實驗過程中，我們選擇單礦物粘土如鈉基蒙脫土、鈣基蒙脫土、伊利土和高嶺土為實驗對象，規避其他因素的影響，並保證實驗結果的有效性。
[0030]( I)水泥淨漿流動度測試:
採用實施例1、2和3製備的改善聚羧酸減水劑分散性負效應的屏蔽劑進行水泥淨漿流動度測試，測試方法參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試:其中所用水泥為P42.5R水泥；粘土取代水泥質量的1% ;水灰比為0.29 ;聚羧酸減水劑的摻量為最佳摻量，在水泥淨漿生產攪拌加水過程中，將屏蔽劑與聚羧酸減水劑同時加入；測試結果如表1所示，表中屏蔽劑的摻量為其佔水泥質量的百分比:
【權利要求】
1.一種改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，其特徵在於，由如下質量份數的原料組成: 五水偏娃酸鈉35~55份,三聚磷酸鈉30~50份,聚乙二醇7~15份,腐植酸鈉3~8份和聚丙烯酸鈉5~10份。
2.根據權利要求1所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，其特徵在於，所述聚乙二醇為聚乙二醇800、聚乙二醇4000或者聚乙二醇8000。
3.根據權利要求1或者2所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑，其特徵在於，由如下質量份數的原料組成: 五水偏矽酸鈉48份，三聚磷酸鈉30份，聚乙二醇10份，腐植酸鈉6份和聚丙烯酸鈉6份。
4.一種如權利要求1~3任一項所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於水泥淨漿生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入，其加入量為水泥質量的0.08~0.16%。
5.一種如權利要求1~3任一項所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於水泥砂漿生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入 ，其加入量為水泥砂漿中砂的質量的0.12~0.18%。
6.一種如權利要求1~3任一項所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑的使用方法，其特徵在於，所述的改善粘土對摻聚羧酸減水劑水泥混凝土體系負效應的屏蔽劑用於混凝土生產，在攪拌加水過程中與聚羧酸減水劑同時加入或者先於聚羧酸減水劑加入，其加入量為混凝土中細骨料的質量的0.12~0.18%。
【文檔編號】C04B24/28GK103896512SQ201410075133
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】王智, 張翠, 王林龍, 劉川, 考友哲, 熊鳳鳴 申請人:重慶大學, 重慶思貝肯節能技術開發有限公司