一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂，具体是一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。
背景技术
高贝利特硫铝酸盐水泥具有早强、快硬、高强的特点，且抗冻、抗渗、耐海水腐蚀性能好，广泛应用于抢修抢建工程、预制构件、低温施工工程、抗海水腐蚀工程等。但正是由于快凝快硬的特点，使高贝利特硫铝酸盐水泥可施工的时间十分有限，难以保证混凝土具有足够的施工时间，而且普通聚羧酸减水剂与高贝利特硫铝酸盐水泥适应性相对较差，混凝土容易出现和易性不良的特点。
发明人检索到以下相关专利文献：CN101708969A公开了一种快速修复水泥混凝土道路的水泥混凝土外加剂，由无机基体材料、早强剂、减水剂、调凝剂及阻锈剂组成，各组重量百分比为无机基体材料70～90％、早强剂10～30％、减水剂5～20％、调凝剂0～20％及阻锈剂0～5％。CN109320128A公开了一种快速修复水泥混凝土道路的水泥混凝土外加剂配方，所述配方的原料和重量份数如下：膨润土12-18份、硅粉20-23份、硬脂酸0.5-2.5份、甲基纤维素2.5-6.5份、无机基体材料20-25份、早强剂13-17份、减水剂22-28份、调凝剂0.1-10.5份、阻锈剂0.2-3.5份、矿渣40-55份、甲基丙烯酸22-27份、聚乙二醇单醚丙烯酸酯单体13-19份、烯丙基磺酸钠12-17份、聚醚丙烯酸酯单体2.5-4.0份、硫酸亚铁21-24份、工业盐13-19份、粉煤灰1.5-3.5份、碳酸钙粉2.5-4.0份、聚丙烯酰氨3.5-5.5份、十二烷基硫酸钠2.0-3.5份。
以上这些技术对于如何使水泥混凝土外加剂能改善高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的和易性，减少混凝土坍落度损失，具有减水、缓凝、早强等复合效果，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂，它能改善高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的和易性，减少混凝土坍落度损失，具有减水、缓凝、早强等复合效果，并且工艺简单，生产成本较低，适合工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂，其技术方案在于它是由高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A、缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉制成，各组分所占的质量百分比为：所述专用减水剂A%2020％～50％，缓凝剂15％～30％，粘度调节剂0～5％，引气剂0～2％，磨细石粉30％～65％；上述各组分之和为100％；将所述专用减水剂A干燥至含水率≤1％，然后与缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉放入混料机内混合均匀，即制得高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。
所述专用减水剂A的制备方法为：按照质量份数，在反应釜中加入330～360份的聚醚大单体和280～300份去离子水，搅拌升温至50～65℃，待聚醚大单体溶解后加入2～4份氧化剂，搅拌5～10min后，同时滴加小单体溶液和引发剂溶液，小单体溶液滴加2～3h，引发剂溶液滴加2.5～3h，滴加完毕后保温反应1～1.5h，再在反应釜中加入适量去离子水稀释、搅拌均匀，得到含固量为40％的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A(即得到含固量为40％的所述专用减水剂A)。所述缓凝剂为硼酸，或者所述缓凝剂为硼酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸的混合物(组合、混合时其配比是任意的)。所述聚醚大单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚。所述小单体溶液由20～60份丙烯酸、5～20份不饱和磷酸酯和80份去离子水混合制成。所述的引发剂溶液由0.5～1.3份还原剂、1.5～2.5份链转移剂和120份去离子水混合制成；所述不饱和磷酸酯为2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯或1-羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯(PM-1)。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂是由高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A、缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉制成，各组分所占的质量百分比为：所述专用减水剂A%2030％～40％，缓凝剂15％～25％，粘度调节剂1％～3％，引气剂0.5％～2％，磨细石粉40％～50％；上述各组分之和为100％。上述聚醚大单体的分子量为2400道尔顿。上述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、质量(百分比)浓度为27.5％的双氧水中的一种或几种的组合(混合物，组合、混合时其配比是任意的)；上述还原剂为抗坏血酸、吊白块和亚硫酸钠中的一种或几种的组合(混合物，组合、混合时其配比是任意的)；所述链转移剂为3-巯基丙酸或巯基乙酸。上述粘度调节剂为黄原胶、温轮胶、聚丙烯酰胺中的一种或几种的组合(混合物，组合、混合时其配比是任意的)。上述引气剂为三萜皂苷、a-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的组合(混合物，组合、混合时其配比是任意的)。上述磨细石粉的细度≥400目(可为细度在400目～500目的碳酸钙粉)。
上述技术方案中，优选的技术方案可以参见实施例1～3。
本发明以聚醚大单体、不饱和羧酸、不饱和磷酸酯、氧化剂、还原剂、链转移剂合成一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用(聚羧酸)减水剂A，通过所述专用减水剂与缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉复配制备一种高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。本发明所述外加剂显著改善了高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的和易性，减少了混凝土坍落度损失，具有减水、缓凝、早强等复合效果，并且工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。本发明不仅解决了混凝土和易性不良的问题，又能保证混凝土具有足够的可施工时间，且不影响混凝土快凝快硬的特性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：①采用本发明的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂，有效提高了混凝土的流动性，减少了混凝土泌水离析现象。②采用本发明的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂，延长了混凝土2-4h的可施工时间，又能保证混凝土硬化后具有超早强、高强的性能。③本发明的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂制备工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。经试验，与已有相关的技术相比，本发明的生产成本降低了15％以上。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂是由高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A、缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉制成，各组分所占的质量百分比为：所述专用减水剂A%2040％，缓凝剂即硼酸15％，粘度调节剂即温轮胶1％，引气剂即a-烯基磺酸钠0.5％，磨细石粉43.5％，上述磨细石粉的细度为400目(400目的碳酸钙粉)。将所述专用减水剂A干燥至含水率≤1％，然后与硼酸、温轮胶、a-烯基磺酸钠、磨细石粉放入混料机内混合均匀，即制得高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。所述专用减水剂A的制备方法为：按照质量份数，在反应釜中加入聚醚大单体即340份的甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(分子量为2400道尔顿)和280份去离子水，搅拌升温至50℃，待聚醚大单体溶解后加入氧化剂即2份质量(百分比)浓度为27.5％的双氧水，搅拌5min后，同时滴加小单体溶液和引发剂溶液，小单体溶液滴加时间为2h，引发剂溶液滴加时间为2.5h，滴加完毕后于50℃保温反应1h，再在反应釜中加入116份去离子水稀释、搅拌均匀，得到含固量为40％的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A。所述小单体溶液由50份丙烯酸、不饱和磷酸酯即10份1-羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯和80份去离子水混合制成；所述的引发剂溶液由0.5份还原剂吊白块、1.5份链转移剂巯基乙酸和120份去离子水混合制成。
实施例2：本发明所述的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂是由高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A、缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉制成，各组分所占的质量百分比为：所述专用减水剂A%2035％，缓凝剂22％，缓凝剂为17％的硼酸和5％的葡萄糖酸钠的组合，粘度调节剂即温轮胶2％，引气剂即三萜皂苷1％，磨细石粉40％，上述磨细石粉的细度为500目(500目的碳酸钙粉)；将所述专用减水剂A干燥至含水率≤1％，然后与硼酸、葡萄糖酸钠、温轮胶、三萜皂苷、磨细石粉放入混料机内混合均匀，即制得高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。所述专用减水剂A的制备方法为：按照质量份数，在反应釜中加入聚醚大单体即350份的异戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量为2400道尔顿)和300份去离子水，搅拌升温至55℃，待聚醚大单体溶解后加入氧化剂即2.5份质量(百分比)浓度为27.5％的双氧水，搅拌10min后，同时滴加小单体溶液和引发剂溶液，小单体溶液滴加时间为3h，引发剂溶液滴加时间为3h，滴加完毕后于55℃保温反应1h，再在反应釜中加入95份去离子水稀释、搅拌均匀，得到含固量为40％的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A；所述小单体溶液由35份丙烯酸、不饱和磷酸酯即15份2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和80份去离子水混合制成；所述的引发剂溶液由0.7份还原剂抗坏血酸、1.8份链转移剂3-巯基丙酸和120份去离子水混合制成。
实施例：3本发明所述的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂是由高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A、缓凝剂、粘度调节剂、引气剂、磨细石粉制成，各组分所占的质量百分比为：所述专用减水剂A%2030％，缓凝剂25％，缓凝剂为20％的硼酸和5％的柠檬酸的组合，粘度调节剂即黄原胶3％，引气剂即三萜皂苷1.5％，磨细石粉40.5％，上述磨细石粉的细度为400目(400目的碳酸钙粉)；将所述专用减水剂A干燥至含水率≤1％，然后与硼酸、柠檬酸、黄原胶、三萜皂苷、磨细石粉放入混料机内混合均匀，即制得高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂。所述专用减水剂A的制备方法为：按照质量份数，在反应釜中加入聚醚大单体即360份的异戊烯醇聚氧乙烯醚(分子量为2400道尔顿)和300份去离子水，搅拌升温至60℃，待聚醚大单体溶解后加入氧化剂即3份过硫酸钾，搅拌10min后，同时滴加小单体溶液和引发剂溶液，小单体溶液滴加时间为3h，引发剂溶液滴加时间为3h，滴加完毕后于60℃保温反应1h，再在反应釜中加入94.1份去离子水稀释、搅拌均匀，得到含固量为40％的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土专用减水剂A；所述小单体溶液由30份丙烯酸、不饱和磷酸酯即10份2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和80份去离子水混合制成；所述的引发剂溶液由0.9份还原剂抗坏血酸、2份链转移剂3-巯基丙酸和120份去离子水混合制成。
以下为本发明的试验部分：
对比例1：市售某公司生产的用于硫铝酸盐水泥混凝土的外加剂。
将本发明的实施例1～3制备的外加剂与对比例1进行应用性能对比试验，混凝土配合比如表1，检测结果如表2。
表1%20混凝土各材料用量(kg/m3)
表2%20混凝土性能
通过试验可以看出，本发明的高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土外加剂的掺入能有效改善混凝土的工作性能(本发明的掺量为胶凝材料的0.5％～3％，可采用1％～2％)，延长了混凝土的可施工时间，且不影响混凝土的早期及后期强度。
本发明所述外加剂显著改善了高贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的和易性，减少了混凝土坍落度损失，具有减水、缓凝、早强等复合效果，并且工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。本发明不仅解决了混凝土和易性不良的问题，又能保证混凝土具有足够的可施工时间，且不影响混凝土快凝快硬的特性。
