用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑的製作方法
2023-05-07 18:45:01 6
專利名稱：用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於混凝土外加劑類，具體涉及一種用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑。
背景技術：
鋼管混凝土結構因其突出優點和特點在現代高層建築和大跨徑拱橋有著廣闊的應用前景。鋼管混凝土的施工工藝多採用泵送頂升法，因而對鋼管混凝土的工作性能和硬化性能指標提出了特殊的要求首先要求混凝土具有良好的可泵性和可操作性(初凝時間須滿足混凝土泵送頂升所需要的時間、新拌混凝土在較長時間內的坍落度損失應較小)；第二，要求混凝土具有合適的補償收縮性能和一定的自密實性能，以保證混凝土與鋼管有良好的粘接和整體性，共同參與受力；第三，核心混凝土應具有早強特性和合適的剛度，以確保在順序灌注鋼管混凝土時，特別是灌注多根鋼管組成的桁架式拱肋過程中拱肋的線形。
在進行鋼管混凝土的配合比設計時，通常採用摻加一定量混凝土減水劑(或複合外加劑)的方法來製備滿足泵送施工工藝要求的鋼管混凝土。目前主要採用萘系高效減水劑複合保塑成分葡萄糖酸鈉等或用萘系與氨基磺酸鹽類減水劑複合製備鋼管混凝土，但是這兩類外加劑的引氣量都較大，而製備鋼管混凝土所用外加劑的引氣量對鋼管壁與混凝土的粘結有很大影響。製備混凝土時摻入的外加劑引氣量較大，導致在混凝土中引入的氣體量過大，在進行鋼管混凝土的泵送頂升施工過程中，這些引入的氣體極易在泵送壓力和混凝土自身重力的作用下吸附於鋼管內壁並富集形成一層氣體膜，抵消了核心混凝土的膨脹量，極易造成鋼管壁與混凝土脫粘。通常鋼管混凝土的含氣量為2.3％-3.0％，當核心混凝土含氣量2.3％時，以直徑1m跨度200m的鋼管混凝土拱橋計算，施工過程中混凝土的泵送壓力達10MPa，在泵送壓力和混凝土的自重作用下，將有佔混凝土體積0.2％-0.5％的引氣量富集在鋼管內壁處。以較小值0.2％計算，將造成混凝土與鋼管內壁間會形成寬0.5mm的圓環形間隙，因而要求核心混凝土的膨脹率至少要大於10×10-4才能保證不發生脫粘現象。而在鋼管拱的拱頂附近，空氣因混凝土重力沉降和泵送壓力等原因造成的吸附富集現象更為嚴重，因而脫粘產生機率更大，從而降低了鋼管混凝土結構的整體性，劣化了其結構力學性能。另外，氨基磺酸類減水劑易造成混凝土泌水，而用萘系減水劑配製的混凝土坍落度經時損失較大，均難以配製出符合施工要求的高性能鋼管膨脹混凝土。
發明內容
針對以上主要問題，本發明的目的在於提供一種引氣量低、減水率高的用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑，它能夠有效提高新拌鋼管混凝土的流動性和工作性，顯著改善鋼管混凝土泵送施工性能，降低混凝土含氣量，改善鋼管壁與混凝土的脫粘現象，提高鋼管混凝土強度和耐久性，增加鋼管混凝土結構的承載力。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是利用聚羧酸高減水率、低引氣量的特點，複合緩凝保塑成分，製備成鋼管混凝土專用緩凝高效減水保塑劑WUT-G。其特徵在於它是由聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅複合而成的水劑，固含量為30-36％；其中聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅的固體質量配比為聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝(87-94.5)％∶(5-10)％∶(0.5-3)％，各組份之和為100％。用於鋼管混凝土的配製後，能明顯改善混凝土的工作性能，降低混凝土的含氣量，使混凝土含氣量≤1.5％，減少因氣體粘附在鋼管內壁而造成鋼管與混凝土的脫粘，提高鋼管混凝土的強度和承載力。
用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑的製備方法，包括如下步驟1).聚羧酸減水劑的選取聚合物的平均分子量在11000-15000，同時，為保證WUT-G很小的引氣量，所用聚羧酸分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)大於60，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為1.9-2.1，以保證WUT-G對水泥的適應性。2).按配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅和水，將葡萄糖酸鈉、硫酸鋅和水依次溶於已稱量好的聚羧酸減水劑，充分攪拌使之混合均勻，即得產品，固含量為30-36％。根據WUT-G中各原料比例不同，在不同強度等級鋼管膨脹混凝土中的最佳摻量不同C50鋼管混凝土中摻量為0.9％-1.3％，C60鋼管混凝土中摻量為1.2％-1.6％，其性能指標按GB8076-1997進行檢驗，結果如下表1所示表1 摻WUT-G混凝土的性能
該高效緩凝減水保塑劑WUT-G的優點是引氣量低、減水率高，它能夠有效提高新拌鋼管混凝土的流動性和工作性，顯著改善鋼管混凝土泵送施工性能，降低混凝土含氣量，改善鋼管壁與混凝土的脫粘現象，提高鋼管混凝土強度和耐久性，增加鋼管混凝土結構的承載力。
通過實驗研究表明，對直徑1m跨度200-300m的鋼管混凝土拱橋，其施工泵送壓力10-20MPa，當核心混凝土的含氣量小於1.5％時，吸附於鋼管壁處的空氣量僅佔混凝土體積的0.02％-0.05％，以較大值0.05％計算，在鋼管壁處形成的環形間隙為0.13mm，因而經配合比優化設計研製出膨脹率為3×10-4的鋼管混凝土完全能解決鋼管壁與混凝土脫粘現象。
具體實施例方式
實例11).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即E0加成數)為68，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為2的聚羧酸減水劑，其平均分子量為11400；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝94.5％∶5％∶0.5％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，通過加水調整溶液固含量到33％並混合均勻，即得產品。在下表2所示配合比的C50鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料為華新水泥有限公司生產的P.042.5水泥，陽邏電廠I級粉煤灰，武鋼浩源UEA-H膨脹劑，5-25mm連續級配破碎玄武巖，細度模數為2.6-2.7的巴河中砂。實驗結果見表2表2 摻WUT-G的C50鋼管混凝土實施結果
實例21).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)為68，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為2的聚羧酸減水劑，其平均分子量為11400；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝90％∶8％∶2％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，通過加水調整溶液固含量到33％並混合均勻，即得產品。在如表3所示配合比的C50鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料為華新水泥有限公司生產的P.042.5水泥，武漢華電實業有限公司I級粉煤灰，荊門今是公司EA混凝土膨脹劑，陽新5-20mm連續級配碎石，巴河細度模數為2.6-2.8中砂。實驗結果見表3表3 摻WUT-G的C50鋼管混凝土實施結果
實例3
1).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)為68，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為2的聚羧酸減水劑，其平均分子量為11400；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝87％∶10％∶3％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，通過加水調整溶液固含量到33％並混合均勻，即得產品。在如表4所示配合比的C50鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料為華新水泥有限公司生產的P.042.5水泥，武漢華電實業有限公司I級粉煤灰，荊門今是公司EA混凝土膨脹劑，陽新5-20mm連續級配碎石，巴河細度模數為2.6-2.8中砂。實驗結果見表4表4 摻WUT-G的C50鋼管混凝土實施結果
實例41).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)為61，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為1.9的聚羧酸減水劑，其平均分子量為11000；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝94.5％∶5％∶0.5％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，通過加水調整溶液固含量到30％並混合均勻，即得產品。在如表5所示配合比的C60鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料為華新水泥有限公司生產的P.0 52.5水泥，I級粉煤灰，武漢三元公司混凝土膨脹劑，宜昌5-25mm連續級配碎石，宜昌清江細度模數為2.6-2.8中砂。實驗結果見表5表5 摻WUT-G的C60鋼管混凝土實施結果
實例51).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)為68，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為2.1的聚羧酸減水劑，其平均分子量為15000；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝90％∶8％∶2％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，並加水調整溶液固含量到36％並混合均勻，即得產品。在如表6所示配合比的C60鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料為同上述實例4，實驗結果見表6表6 摻WUT-G的C60鋼管混凝土實施結果
實例61).聚羧酸減水劑的選取採用分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基(即EO加成數)為68，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比(m/n)為2的聚羧酸減水劑，其平均分子量為11400；2).按聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝87％∶10％∶3％固體質量配比準確稱取聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅，葡萄糖酸鈉、硫酸鋅依次加入已稱量好的聚羧酸減水劑中攪拌使之充分溶解，通過加水調整溶液固含量到33％並混合均勻，即得產品。在如表7所示配合比的C60鋼管混凝土中摻入一定量的該產品，得到具有很好力學性能和工作性能的鋼管混凝土材料。混凝土各原料同應用實例4，實驗結果見表7表7 摻WUT-G的C60鋼管混凝土實施結果
權利要求
1.用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑，其特徵在於它是由聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅複合而成的水劑，固含量為30-36％；其中聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅的固體質量配比為聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝87-94.5％∶5-10％∶0.5-3％，各組份之和為100％。
2.根據權利要求1所述的用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑，其特徵在於所述的聚羧酸減水劑的平均分子量在11000-15000，所用聚羧酸分子結構中作為側鏈之一的聚氧乙烯基大於60，且分子中羧酸基與酯基的摩爾比為1.9-2.1。
3.如權利要求1所述的用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑的應用，其特徵在於在C50鋼管混凝土中摻量為0.9％-1.3％，在C60鋼管混凝土中摻量為1.2％-1.6％。
全文摘要
本發明涉及一種用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑。用於鋼管混凝土的緩凝高效減水保塑劑，其特徵在於它是由聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅複合而成的水劑，固含量為30－36％；其中聚羧酸減水劑、葡萄糖酸鈉、硫酸鋅的固體質量配比為聚羧酸減水劑∶葡萄糖酸鈉∶硫酸鋅＝87－94.5％∶5－10％∶0.5－3％，各組份之和為100％。本發明的緩凝高效減水保塑劑優點是引氣量低、減水率高、保塑性能好，它能夠有效提高新拌鋼管混凝土的流動性和工作性，顯著改善鋼管混凝土泵送施工性能，降低混凝土含氣量，改善鋼管壁與混凝土的脫粘現象，提高鋼管混凝土強度和耐久性，增加鋼管混凝土結構的承載力。
文檔編號C04B24/04GK1772688SQ200510019478
公開日2006年5月17日 申請日期2005年9月22日 優先權日2005年9月22日
發明者胡曙光, 丁慶軍, 彭豔周, 呂林女, 何永佳, 王紅喜, 鄒定華, 彭波, 王發洲, 曹傳林, 馬立軍, 周明凱 申請人:武漢理工大學