液態微膨脹泵送劑的製作方法

2023-04-24 21:58:41 1

專利名稱：：液態微膨脹泵送劑的製作方法液態微膨脹泵送劑
技術領域：
：本發明涉及建築領域混凝土用助劑，尤其涉及一種液態微膨脹泵送劑。
背景技術：
：隨著我國基本建設和建築工業的蓬勃發展，高層及超高層建築、高等級公路、橋梁和大跨度結構等日益增多，特別是商品混凝土的普及，規模較大的工程中混凝土澆築大多已採用泵送法施工。由於泵送混凝土要求具有較大的流動性和粘聚性，其配合比中相對砂率偏大，石子粒徑偏小，膠結料和用水量相應增加，因此產生的體積收縮相對也大，故而泵送混凝土因收縮產生裂縫的現象比用普通法施工的混凝土要多得多，其中最明顯的是早期塑性裂縫。全國建築科學核心期刊《混凝土》雜誌2000年第5期中曾對此現象進行了專題討論，集中強調了泵送混凝土早期塑性裂縫的普遍性及其危害，並提出了防治的重要性和各種措施。混凝土的早期塑性裂縫是指混凝土澆築成型後至硬化前，即混凝土處於塑性階段，由於水份揮發、骨料沉陷及其它原因造成的快速失水而形成的體積收縮裂縫。這些裂縫如不加以防治，則在混凝土硬化後便成為永久性裂縫，不僅影響混凝土感觀質量，嚴重的會造成混凝土防水性能下降、鋼筋易鏽蝕等不良後果，特別是對地下室、樓屋面結構，將直接影響建築物的使用功能，成為一個帶有普遍性的質量問題。因此，已引起了工程界的普遍關注。對混凝土早期裂縫的控制，除了結構措施外，目前較常用的方法有兩種一種是從施工工藝方面，採用二次振搗和多次抹面，能有限地加以消除，但在實際操作時，對混凝土凝結時間的把握及大面積工程的反覆多次抹平處理難免有疏漏和困難，所以裂縫還是難以避免。另一種是從材料方面，是在混凝土中添加各類膨脹劑，但目前市場上所有膨脹劑的膨脹效應一般均在混凝土凝結硬化後才開始逐漸產生。三至十四天後達到2.0-3.0X10—4的最大膨脹率，故只能對混凝土的後期收縮產生一定的補償作用，對塑性階段的收縮和裂縫控制產生不了作用。
發明內容本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種液態微膨脹泵送劑，能夠有效預防早期塑性裂縫，集泵送、減水、緩凝、早期微膨脹於一體。為實現上述目的，本發明提出了一種液態微膨脹泵送劑，包括如下組分且各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50%—60%分散劑5%—10%緩凝劑10%—20%引發劑4%—6%水15%—20%作為優選，各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50%分散劑10%緩凝劑15%引發劑6%水19%。作為優選，各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉60%分散劑5%緩凝劑16%引發劑4%水15%。作為優選，各組分質量百分比如下:聚次甲基萘磺酸鈉50%分散劑8%緩凝劑20%引發劑5%水17%作為優選，各組分質量百分比如下:聚次甲基萘磺酸鈉57%分散劑8°/。緩凝劑10%引發劑5%水20%作為優選，所述分散劑採用羥丙基甲基纖維素。作為優選，所述緩凝劑採用羧甲基纖維素。作為優選，所述引發劑採用過硫酸銨。本發明的有益效果本發明採用有機矽材料作為膨脹組元，利用有機矽工業中的矽垸化技術，使矽烷與鹼性材料的活性基產生反應，置代有機物分子上的活潑氫，在與鋁酸三鈣反應時，能從數小時後開始釋放部分氫氣，在水泥漿體中形成微小氣泡，一般氣孔直徑在0.lmm以下，從而使混凝土產生體積微膨脹，以補償此階段混凝土的體積收縮，特別是大流動度泵送混凝土中的早期塑性收縮，減少塑性裂縫產生。本發明的特徵及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。圖1是本發明摻入混凝土後放置標養室內，溫度為20℃下對混凝土產生豎向膨脹率與時間的關係第一組實驗數據圖2是本發明摻入混凝土後放置標養室內，溫度為20℃下對混凝土產生豎向膨脹率與時間的關係第二組實驗數據圖3是本發明摻入混凝土後放置標養室內，溫度為8。C下對混凝土產生豎向膨脹率與時間的關係第一組實驗數據圖4是本發明摻入混凝土後放置標養室內，溫度為8。C下對混凝土產生豎向膨脹率與時間的關係第二組實驗數據具體實施方式實施例一聚次甲基萘磺酸鈉50%;分散劑10%;緩凝劑15%;引發劑6%;水19%。上述組成混合攪拌後得到液態微膨脹泵送劑。實施例二聚次甲基萘磺酸鈉60%;分散劑5%;緩凝劑16%;引發劑4%;水15%。上述組成混合攪拌後得到液態微膨脹泵送劑。實施例三聚次甲基萘磺酸鈉50%;分散劑8%;緩凝劑20%;引發劑5%;水17%。上述組成混合攪拌後得到液態微膨脹泵送劑。實施例四聚次甲基萘磺酸鈉57%;分散劑8%;緩凝劑10%;引發劑5%;水20%。上述組成混合攪拌後得到液態微膨脹泵送劑。採用有機矽材料作為膨脹組元，利用有機矽工業中的矽烷化技術，使矽垸與鹼性材料的活性基產生反應，置代有機物分子上的活潑氫，在與鋁酸三鈣反應時，能從數小時後開始釋放部分氫氣，在水泥漿體中形成微小氣泡，一般氣孔直徑在0.lmm以下，從而使混凝土產生體積微膨脹，以補償此階段混凝土的體積收縮，特別是大流動度泵送混凝土中的早期塑性收縮，減少塑性裂縫產生。它與單純的鋁粉加氣劑性質不同，因為矽烷化技術的偶聯劑效應，使矽原子一端的水解基團與無機材料反應，另一端的非分解有機官能團與有機矽材料的活性基團反應，從而在這二種原先相互惰性的材料間形成分子鍵，把它們牢牢地結合在一起，使之大大地提高了這種材料的粘結力、強度、疏水性和耐老化性能。故而摻有機矽材料水泥漿體所產生的微膨脹能有效避免傳統鋁粉加氣劑降低混凝土強度以及增加後期收縮的缺陷，滿足高等級混凝土的強度要求。此外，產品具有的高減水率可大大降低混凝土的水灰比，從另一方面有效地減少混凝土的收縮。分散劑優選採用羥丙基甲基纖維素(HPMC)。在無水乙醇、乙醚、丙酮中幾乎不溶。在80-9(TC的熱水中迅速分散、溶脹，降溫後迅速溶解，水溶液在常溫下相當穩定，高溫時能凝膠，並且此凝膠能隨溫度的高低與溶液互相轉變。具有優良的潤溼性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，以及對油脂的不透性。緩凝劑採用羧甲基纖維素(CMC),CMC用於建築材料中作為緩凝劑、保水劑、增稠劑和粘結劑。塗料添加CMC後具有較好的彈性、氣密性和抗水性。引發劑採用過硫酸銨((NH4)2S208)。採用本發明技術方案的產品，本申請人將其命名為TS-3高性能液態微膨脹泵送劑，其中的膨脹組元具有高分散性和自擴散能力，因此可以取得低密度的液態形狀，使其具有較好的相容性。再利用本廠原有的TX系列外加劑技術，將其與泵送劑有機複合，使生產所得的液態材料具有良好的勻質性和穩定性，同時也具有泵送劑中的所有功能，並對各種水泥具有良好的適應性。TS-3高性能液態微膨脹泵送劑的技術性能表現為(1)早期微膨脹，有效補償混凝土的早期塑性收縮，且後期體積穩定性好。TS-3產品摻入混凝土後能在20小時內產生0.2~0.6%的豎向微膨脹效應，由此補償混凝土的塑性收縮，從而減少和控制混凝土的塑性裂縫產生。(2)具有良好的可泵性，減水率大於20%，中、後期強度高，可配製C50以上混凝土。且混凝土泌水性小，坍落度損失小，可有效地減少堵管現象。(3)緩凝時間的調控範圍大，可根據氣溫、施工條件、水泥品種、混凝土強度等級以及混凝土結構的不同進行調整，在大體積混凝土中可延緩混凝土初凝時間68小時，如工程需要最長可延至二十小時以上。(4)可有效降低混凝土的水化熱，推遲水化放熱高峰出現。與摻硫鋁酸鹽系的粉狀膨脹劑相比，溫峰出現時間可推遲二十小時左右，有助於大體積混凝土施工時的溫差控制和避免早期裂縫的產生。(5)具有良好的防水抗滲性能。由於有機矽的憎水性和表面活性作用，在改善拌合物的均勻性及施工和易性的同時，使硬化混凝土具有一定的憎水性，明顯減少混凝土或水泥漿體的吸水性，阻止壓力水的滲入，從而有效地提高混凝土的抗滲和抗凍能力。下面通過實驗具體說明摻TS-3後對混凝土強度的影響。表1是按《JC473-1992混凝土泵送劑》標準進行試驗的混凝土抗壓強度數據，第一組材料為湖州達強525#礦渣矽酸鹽水泥、中砂、20mm碎石；第二組材料為湖州達強525#矽酸鹽水泥、中砂(接近粗砂)、531.5mm碎石。表1:complextableseeoriginaldocumentpage9表2是根據工程應用實際混凝土配合比進行試驗的抗壓強度數據；基準混凝土的坍落度以商品混凝土技術規程要求而設定。第一組材料為湖州達強425#普通矽酸鹽水泥、中砂、三級灰(30%替代水泥)、531.5mm碎石；第二組材料為湖州達強525#矽酸鹽水泥、中砂、二級灰(50°/。替代水泥)、531.5mm碎石；第三組材料為湖州白雀425f#普矽水泥、中砂、5~25mm碎石。表2complextableseeoriginaldocumentpage10下面通過實驗具體說明摻TS-3後對混凝土收縮的影響。表3為摻TS-3後對混凝土收縮的影響數據。試驗用材料為湖州一廠525#矽酸鹽水泥、中砂、525mm碎石。試驗養護條件標養室內養護三天後折模，移置溫度為20士3℃;溼度為60±5%的室內養護。表3:complextableseeoriginaldocumentpage10complextableseeoriginaldocumentpage11下面通過實驗具體說明摻TS-3後對混凝土耐久性能的影響。表4為摻TS-3後對混凝土耐久性能的影響數據。試驗材料為湖州三獅525#矽酸鹽水泥、中砂、525mm碎石。表4:complextableseeoriginaldocumentpage11如圖1、2、3、4所示，試驗材料均採用湖州達強525#矽酸鹽水泥、中砂、525咖碎石；試驗配合比水泥砂石水TS-3二340:754:1041:160:10.2，混凝土實測坍落度為18cm。試驗按《GBJ119-88混凝土外加劑應用技術規範》中的試驗方法進行，測試結果如圖l圖4。圖1中最大膨脹率為0.57%，最大膨脹效應產生時間為15小時。圖2中最大膨脹率為0.56%，最大膨脹效應產生時間為14小時。圖3中最大膨脹率為0.285%，最大膨脹效應產生時間為15小時。圖4中最大膨脹率為0.34%，最大膨脹效應產生時間為16小時。本發明TS-3高性能液態微膨脹泵送劑與國內同類產品的性能比較。目前，國內實際投入工程使用的膨脹劑品種主要有U型膨脹劑、複合膨脹劑、鋁酸鈣膨脹劑、EA-L膨脹劑、FN-M膨脹劑、CSA微膨脹齊U、脂膜石灰膨脹劑、TEA膨脹劑，約八種。且以上類型品種的膨脹劑全部是粉狀固體產品，摻量均在10%以上，由於它們的成分和作用機理，決定了它們的膨脹效應在終凝以後才逐步產生，而且必須要有良好的水養護條件保證，只能對混凝土的後期收縮產生一定的補償作用，對塑性階段的收縮和裂縫控制沒有任何效果。另一方面，塑性裂縫的寬度一般達0.3mm以上，超過允許裂縫的寬度要求，混凝土硬化37天的強度已發展至設計強度的50﹪70﹪，加上鋼筋的限制作用，即使再產生膨脹也不可能將已經形成的塑性裂縫閉合。因此，對採用泵送工藝施工的大流動度混凝土和高強混凝土而言，在塑性階段即產生微膨脹效應以補償此階段的收縮，防止塑性裂縫的產生與混凝土硬化後再產生膨脹效應以補償硬化幹縮相比，似乎具有更重要的實際意義。此外，粉狀膨脹劑的摻量較大，大量硫鋁酸鹽的摻入可能對混凝土的耐久性的影響，特別是延遲性鈣釩石的生成問題，已引起科研部門和工程界的重視。TS-3高性能液態微膨脹泵送劑的推薦摻量為2.5~3.5﹪，僅是上述膨脹劑的1/31/5，因此，其所帶入的總鹼含量比U型膨脹劑等低幾十倍。關鍵是塑性階段的早期微膨脹功能，彌補了現有膨脹劑產品功能上的不足。與普通泵送劑相比，能明顯推遲水化放熱高峰，提高混凝土的密實抗滲和憎水性，提高耐久性能。此外，液態產品比固體產品操作使用方便，自動化計量投料準確易控，尤其是目前施工現場的小型攪拌站沒有粉料外加劑的自動投料系統，人工投料計量難以控制，且粉塵嚴重。液態微膨脹、泵送劑的一體化，能簡化操作，節省人力，避免差錯，故在技術上更具有優越性。本發明TS-3高性能液態微膨脹泵送劑與國內同類產品的經濟效益比較。目前，國內技術指標較先進的複合微膨脹泵送劑仍為粉狀固體產品，實際上是現有膨脹劑產品與緩凝減水劑或緩凝泵送劑的複合。只有後期膨脹而無早期微膨脹補償作用，且摻量大，單方成本高，二者的技術經濟效益分析見表5。表5:complextableseeoriginaldocumentpage13本發明的試用實例如下。在實驗室內經過大量模擬試驗後，己於2000年8月在湖州市建工集團一公司施工的愛都花園2ft樓地下室和同年10月在長興重點中學框架結構現澆樓面、屋面板工程中進行了試點試用。愛都花園2ft樓地下室面積1000餘m2，基礎底板厚度為lm，電梯井最厚處達3.5m，整體共計1100餘m3混凝土，屬大體積混凝土結構。在工程試用前，首先在建設單位、監理公司、施工單位的共同參與下，在施工現場進行了驗證性試驗，採用TS-3高性能液態微膨脹泵送劑與慘UEA膨脹劑+高效泵送劑兩組方案進行比較，在同條件下，各成型一個900X900X1000咖的無配筋混凝土立方體。對比試驗結果表明，摻UEA的混凝土試件水化放熱速度快，6小時已達初凝，並開始升溫，且初凝前已出現塑性裂縫，20小時後裂縫明顯加劇(見附件中照片)，試件表面溫度達5(TC左右。而摻TS-3高性能液態微膨脹泵送劑的試件初凝達IO小時以上。24小時後表面開始升溫，至48小時後表面溫度上升至與摻UEA者相同，溫峰推遲28小時左右。而且整個試件無任何塑性裂縫產生。3、7、28天強度均滿足設計要求。據此，經上述參與現場驗證的四方代表籤署現場試驗記要，同意在該工程地下室混凝土施工中試用。實際試用結果，混凝土澆筑後塑性裂縫明顯減少，僅有局部因砂漿層過厚而形成塑性裂縫，因混凝土的初凝時間實際達10小時以上，故施工人員得以從容地進行二次抹面，將裂縫消除在塑性階段。為進一步了解TS-3高性能液態微膨脹泵送劑對大體積混凝土性能的影響，在實際施工時請浙江大學土木工程測試中心對現場進行了專項測溫。測試結果證實摻TS-3後對混凝土水化放熱現象有明顯的延緩作用，內外溫差完全在控制範圍內(測溫報告詳見附件)。根據2ft樓的試用情況，效果良好，故繼續在1#、3ft樓地下室混凝土中試用。長興重點中學綜合樓六層全框架現澆樓面板結構，每層3500m2，建築面積21000m2，樓板厚度僅10cm。因板面長達70餘米，又採用混凝土泵送澆築施工，為避免大面積現澆板因混凝土收縮產生貫穿性裂縫，故在得知本產品研製開始投入工程試用的消息後，施工方主動要求在該工程中試用。經設計院、監理公司、甲方、施工單位來愛都花園現場參觀考察論證後，決定採用TS-3高性能液態微膨脹泵送劑替代UEA膨脹劑，實際使用效果良好，現工程已進入外裝飾階段。目前，正在湖州市政府行政中心地下室工程基礎底板進行更大規模的應用。根據試驗論證、試產試用及產品性能檢測結果，TS-3高性能液態微膨脹泵送劑因其獨特的早期微膨脹性能和緩凝、抗滲、泵送等多功能技術以及液態、低摻量、低消耗的經濟效益，彌補了現有膨脹劑產品的不足，在技術上領先一步，具有較大的社會效益和經濟效益，符合我國外加劑產品發展的基本方向和環保政策，因此具有較大的推廣應用價值。上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何對本發明簡單變換後的方案均屬於本發明的保護範圍。權利要求1.液態微膨脹泵送劑，其特徵在於包括如下組分且各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50％-60％分散劑5％-10％緩凝劑10％-20％引發劑4％-6％水15％-20％。2.如權利要求1所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50%分散劑10%緩凝劑15%引發劑6%水19%3.如權利要求1所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉60%分散劑5%緩凝劑16%引發劑4%水15%4.如權利要求1所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50%分散劑8%緩凝劑20Q/o引發劑5%50%—60%5%—10%10%—20%4%—6%15%—20%。水17%。5.如權利要求1所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉57%分散劑8%緩凝劑10%引發劑5%水20%。6.如權利要求1至5中任何一項所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於所述分散劑採用羥丙基甲基纖維素(HPMC)。7.如權利要求1至5中任何一項所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於所述緩凝劑採用羧甲基纖維素(CMC)。8.如權利要求1至5中任何一項所述的液態微膨脹泵送劑，其特徵在於所述引發劑採用過硫酸銨((朋4)2SA)。全文摘要本發明公開了一種液態微膨脹泵送劑，包括如下組分且各組分質量百分比如下聚次甲基萘磺酸鈉50％-60％；分散劑5％-10％；緩凝劑10％-20％；引發劑4％-6％；水15％-20％。本發明採用有機矽材料作為膨脹組元，利用有機矽工業中的矽烷化技術，使矽烷與鹼性材料的活性基產生反應，置代有機物分子上的活潑氫，在與鋁酸三鈣反應時，能從數小時後開始釋放部分氫氣，在水泥漿體中形成微小氣泡，一般氣孔直徑在0.1mm以下，從而使混凝土產生體積微膨脹，以補償此階段混凝土的體積收縮，特別是大流動度泵送混凝土中的早期塑性收縮，減少塑性裂縫產生。文檔編號C04B24/38GK101343158SQ20071007098公開日2009年1月14日申請日期2007年8月24日優先權日2007年8月24日發明者徐新江,郎劍雷申請人:浙江大東吳集團建設有限公司