高碱地区混凝土防冻泵送剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂的领域，更具体地说，它涉及一种高碱地区混凝土防冻泵送剂及其制备方法。
背景技术
预拌混凝土在施工现场均采用泵送工艺浇筑，要求混凝土必须具有较好的流动性和可泵性，另外，由于搅拌站离建筑工地有一定距离，商品预拌混凝土从搅拌站运送到建筑工地一般都要经历一段时间，遇到道路较远甚至发生交通堵塞的情况时，则经历的时间更长，这就需要商品预拌混凝土既要有良好的流动性和泵送性能，又要具有较好的坍落度保持性。
现有的公开号为CN1559964A的申请文件中公开了一种控制坍落度损失型高性能混凝土泵送剂，包括如下重量比的组分，萘磺酸甲醛缩合物减水剂100、聚乙烯醇0.1-0.6、12烷基硫酸钠0.2-6.8、柠檬酸10-30、葡萄糖酸钠2-30和水120-500。
上述技术方案旨在解决针对市场上现有的泵送剂产品不稳定的情况，旨在大幅度提高混凝土抗压强度和耐久性，达到控制混凝土坍落度。
但是在实际施工中，部分地区会存在土壤矿石的盐碱性强，冬季寒冷，最低气温达-20℃左右，加之所使用的水泥熟料的含碱量较高，水泥碱含量越大，冬期施工使用的防冻泵送剂的适应性就越差；同时混凝土组成的其他原料砂子、石子的含碱量均高于内地，造成高碱地区冬期施工混凝土时，使用的普通混凝土防冻泵送剂无法与高碱地区水泥、砂石使用，造成混凝土坍落度损失过快，出现“假凝”、“无法泵送”的现象，影响施工。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高碱地区混凝土防冻泵送剂，其具有在盐碱性强、冬季寒冷条件下用于混凝土中使用，混凝土性能稳定的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高碱地区混凝土防冻泵送剂的制备方法，其具有制备出来的泵送剂用于混凝土中使用时，盐碱地区和冬季施工稳定的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高碱地区混凝土防冻泵送剂，所述泵送剂包含以下重量份的组分，FDN%20300-350份、十二烷基苯磺酸钠20-30份、保塑王35-60份、柠檬酸10-25份、三乙醇胺10-20份、硫酸钠50-70份、水500-550份。
通过采用上述技术方案，FDN作为高效泵送剂能显著改善混凝土的流动性，降低泵送压力，具有缓凝、增强、保塑、可泵性好和降低水泥水化放热峰值等多种功能，无毒、不含氯盐，对钢筋无腐蚀作用。
十二烷基苯磺酸钠作为引气剂使用，由于是冬期施工，无法使用缓凝剂，所以就需要加入适当的增加引气剂，适量引气剂可以提高混凝土流动性，优质引气剂有一定的减水作用，可大大提高混凝土抗冻融性。由于引气剂是阴离子表面活性剂，在水上，憎水基向空气面定向吸附，在水泥-水界面的吸附作用显著降低水的表面张力，使混凝土在拌合过程中产生大量的微气泡，这些气泡带有相同电荷的定向吸附层，所以相互排斥并能均匀分布，在作用的过程中，首先引入气泡，其次起分散和润湿作用。引入的球状气泡像滚珠一般起着润滑作用，引入的球状气泡像滚珠一般起着润滑作用，使混凝土的作用性能大大给改善，即可以提高混凝土的流动性，还可以降低新拌混凝土坍落度损失但是引气剂掺量增加必须适当，掺量过高后，混凝土会出现泌水、后期强度降低现象，即水分在骨料表面集聚成水膜，从而使水泥浆——骨料过度区减弱的现象。当掺量过大后，减水作用使混凝土的泌水又有所增加，导致水分的蒸发较快，同时产生的大量气泡使混凝土的抗拉、抗压强度下降，所以增加量必须适当。由于引气剂的增加，在最佳含气量(约3％-5％，体积分数)的情况下，稳定而封闭的微小气泡可以改善混凝土工程的寿命，特别是冻融作用下的使用寿命成倍延长，因而它对混凝土耐久性的贡献是巨大的。同时，高碱地区均属于严寒地区，混凝土设计抗冻等级一般较高均在F200左右，适当的增加引气剂提高混凝土含气量，也大大增加了混凝土的耐久性。
保塑王的加入作为增稠剂使用，它能在固-液界面上产生吸附，改变固体粒子表面性质，或是通过其分子中亲水基团吸附大量水分子形成较厚的水膜层，使晶体间的相互接触受到屏蔽，改变了结构形成过程，或是通过其分子中的某些官能团与游离的Ca2+生成难溶性的Ca盐吸附于矿物颗粒表面，从而抑制水泥的水化进程，起到缓凝、保塑效果；它能促使水泥在水化过程中生成复盐，沉淀于水泥矿物颗粒表面，隔离水泥与水的接触面，从而抑制水泥水化，来达到保塑的效果。
保塑剂是青岛鼎昌新材料有限公司研发的，控制损失，保坍性好。
为提高冬期混凝土的抗冻性能，选择保持混凝土拌合物水化水液化和提高混凝土早期强度，选择三乙醇胺和硫酸钠配合使用，三乙醇胺是一种表面活性剂，同时也可以降低水的冰点，保持负温下混凝土拌合物水化水的液相，为混凝土早期水化达到抗冻临界强度打好基础，早期掺入水泥混凝土中，在水泥水化过程中起催化作用，能够加速铝酸三钙和钙矾石的形成，三乙醇胺和硫化钠早强剂复合使用，早强效果更佳。
柠檬酸是一种较强的有机酸也是一种混凝土缓凝剂，最为配置防冻泵送剂来说，是禁止使用缓凝成份的，但是为了消除混凝土拌合物中的碱，我们必须适量减少用量，达到刚好消除混凝土中的碱量需要通过大量的试验。所以必须通过大量试验确定适当的掺量，加入后既减少混凝土拌合物中的含碱量又不对混凝土起到缓凝作用，这样就可以减少混凝土拌合物中的含碱量的同时化解了柠檬酸(缓凝剂)和硫酸钠(早强剂)的矛盾。在泵送剂中加入柠檬酸，通过酸碱中和反应，抑制了混凝土中碱的活性，并降低了混凝土中的含碱量，确保了混凝土拌合物与泵送剂的适应性，同时，添加柠檬酸的量刚好中和混凝土中的含碱量，确保了混凝土拌合物与泵送剂的适应性，并没有造成混凝土的缓凝效果。
整体上述配比能够减少混凝土拌合物的含碱量，同时化解柠檬酸和硫酸钠的矛盾，尽量增大和保持坍落度，进一步的加入三乙醇胺增加了防冻性能。
进一步地，所述组分中还包括重量份为10-15份的糖钙。
通过采用上述技术方案，加入糖钙与引气剂复合使用，不但对增加坍落度效果明显，能明显的改变水泥速凝状况，且坍落度损失及泌水明显减小。
进一步地，所述组分中还包括重量份为5-10份的碳氢化合物油。
通过采用上述技术方案，加入碳氢化合物油，其不与水融合，能够在低温下长时间保持液态，使用时覆盖在液体的表面，阻止水和空气之间的接触，减缓冻凝的情况。
进一步地，所述泵送剂包含以下重量份的组分，FDN%20310-320份、十二烷基苯磺酸钠25-30份、保塑王50-60份、柠檬酸10-15份、三乙醇胺10-15份、硫酸钠65-70份、水500-520份、糖钙12-15份、碳氢化合物油8-10份。
通过采用上述技术方案，组分具体选择在上述的范围内，制备的混凝土每次坍落度实验和易性很好，满足冬期泵送要求。
进一步地，所述泵送剂包含以下重量份的组分，FDN%20320份、十二烷基苯磺酸钠30份、保塑王50份、柠檬酸10份、三乙醇胺15份、硫酸钠65份、水510份、糖钙12份、碳氢化合物油10份。
通过采用上述技术方案，组分选择为上述的含量，能够达到最优的效果。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：高碱地区混凝土防冻泵送剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按重量份称取防冻泵送剂的组分；
步骤2：将FDN缓慢加入占总重量1/2重量份的水中，边加入边搅拌，静置2-3h后，继续匀速搅拌，得第一中间产物；
步骤3：将称量好的保塑王、三乙醇胺、硫酸钠和占总量1/2重量份的十二烷基苯磺酸钠依次加入第一中间产物中搅拌均匀得第二中间产物；
步骤4：向第二中间产物中加入柠檬酸，搅拌，搅拌充分后静置6-8h溶解，得第三中间产物；
步骤5：将剩余量的十二烷基磺酸钠和剩余的水充分混合，置于剪切机中剪切，后与第三中间产物搅拌混合均匀即可。
通过采用上述技术方案，步骤2-4中充分的搅拌和溶解能够保障在冬期施工条件下充分溶解。
进一步地，步骤3中还加入有糖钙。
进一步地，步骤5中还加入有碳氢化合物油。
通过采用上述技术方案，糖钙和碳氢化合物的加入能够提升泵送剂的性能，且碳氢化合物在步骤5中加入，能够保障充分混合均匀。
进一步地，步骤2中加入FDN、步骤3中和步骤4中的搅拌速度均为45-60转/分，搅拌1小时。通过采用上述技术方案，搅拌速度选择在上述的范围内能够实现充分的搅拌混合均匀，避免搅拌时间不够，混合不均匀，或者搅拌时间过长不必要的情况。
进一步地，步骤5中的剪切速度为7500-9000转/分钟，剪切15-30分钟。
通过采用上述技术方案，步骤5的操作可以使得碳氢化合物油和水分散均匀，而且将十二烷基磺酸钠分批加入能够使得效果更显著。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明采用加入柠檬酸和硫酸钠配合使用，即消除了混凝土中的含碱量，还能够起到早强的作用效果。
第二、本发明中优选采用三乙醇胺和硫酸钠配合使用。三乙醇胺是一种表面活性剂，同时也可以降低水的冰点，保持负温下混凝土拌合物水化水的液相，为混凝土早期水化达到抗冻临界强度打好基础，早期掺入水泥棍凝土中，在水泥水化过程中起催化剂的作用，它能够加速C3A的水化和钙矾石的形成。三乙醇胺与硫酸钠早强剂复合使用，早强效果更佳。
第三、加入碳氢化合物油减缓了混凝土冻凝的情况，增加了抗冻性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例及对比例中的FDN采购自陕西三原减水剂有限公司，十二烷基苯磺酸钠采购自青岛鼎昌新材料有限公司，保塑王采购自青岛鼎昌新材料有限公司，柠檬酸采购自新疆石河子市长运生化有限责任公司，三乙醇胺采购自济南光辉化工有限公司，硫酸钠采购自西安聚信化工有限公司，碳氢化合物油选择石蜡油，采购自陕西秦人化工有限公司。糖钙选择蔗糖化钙。
实施例1
高碱地区混凝土防冻泵送剂，包括如下组分，FDN300kg，十二烷基苯磺酸氨20kg，保塑王35kg，柠檬酸20kg，三乙醇胺10kg，硫酸钠50kg，水500kg。
制备方法：步骤1：按重量份称取上述防冻泵送剂的组分；
步骤2：将FDN缓慢加入至250kg水，边加入边搅拌，搅拌速度为45转/分，搅拌1小时，后静置2h，继续匀速搅拌，得第一中间参产物；
步骤3：将称量好的保塑王、三乙醇胺、硫酸钠和10kg十二烷基磺酸钠依次加入第一中间产物中，控制搅拌速度在45转/分，搅拌1小时得到第二中间产物；
步骤4：向第二中间产物中加入柠檬酸，搅拌，搅拌均匀后静置6h溶解后得到第三中间产物；
步骤5：将剩余量的十二烷基磺酸钠和剩余的水充分混合，置于剪切机中于7500转/分钟，剪切30分钟，后与第三中间产物混合均匀即得高碱地区混凝土
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于组分含量的不同，且步骤2中加入FDN、步骤3中和步骤4中的搅拌速度均为60转/分，搅拌1小时。步骤5中的剪切速度为9000转/分钟，剪切15分钟
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于组分含量的不同。
实施例4
实施例4与实施例3的区别在于组分含量的不同，且制备过程中步骤3中还加入有糖钙。
实施例5
实施例5与实施例4的区别在于组分含量的不同。
实施例6
实施例6与实施例4和实施例5的区别在于组分含量的不同。
表1实施例1-6的组分含量
实验检测
按照重量份称取水泥336kg，砂子647kg，石子1201kg，水160kg，高碱地区防冻泵送剂10.8kg，粉煤灰96kg，其中砂子的含石率为50％。后对上述配比的混凝土于-15℃的条件下进行坍落度测定和抗压强度测定。
1、坍落度损失(mm)：根据规范《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2016)对实施例1-6制得的机制砂混凝土的坍落度。
2、抗压强度：根据规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)对实施例1-6制得的机制砂混凝土的抗压性能进行试验。
表2实施例1-6的实验检测结果。
分析实施例1-3的实验数据，当实施例1-3配比的泵送剂用于混凝土施工，在低温下仍能够保持良好的和易性和泵送性能，实际现场施工时，用泵车施工，混凝土和易性良好，泵送施工顺利，浇筑后及时保温养护，第二天混凝土表面未受冻，已经产生强度，坍落度损失正常。
对添加上述泵送剂的混凝土制作试块进行养护后，混凝土外观质量良好，没有色差，没有受冻。
所以本申请文件的泵送剂在高碱地区施工仍能够取得优良的效果。且对数据分析，在组分含量逐渐增加时对混凝土的影响性能先是逐渐增大，随着组分配比到达一定量后，对混凝土的影响性能逐渐减弱，所以优选实施例2作为较佳实施例。
再进一步分分析实施例4-6的实验结果，在组分中加入糖钙时，制备出的泵送剂的作用效果进一步的提升，对混凝土的强度和坍落度都产生了影响，所以糖钙的加入能够有效的改善混凝土低温环境下的施工的和易性，对提升坍落度很有效果，而且从实施例4-6的实验结果分析，优选实施例5作为最佳实施例。
实施例7
实施例7与实施例5的区别在于组分中还加入有碳氢化合物油。
制备过程中在步骤5中还加入有碳氢化合物油。
实施例8
实施例8与实施例7的区别在于组分中加入的碳氢化合物油的含量不同。
实施例9
实施例9与实施例7和实施例8的区别在于组分中加入的碳氢化合物油的含量不同。
实施例10
实施例10与实施例7-9的区别在于组分中同时加入有碳氢化合物油和糖钙。
实施例11
实施例11与实施例10的区别在于组分中加入的碳氢化合物油和糖钙的含量的不同。
实施例12
实施例12与实施例10的区别在于组分中加入的碳氢化合物油和糖钙的含量的不同。
表3实施例7-12的组分含量。
表4实施例7-12的实验检测结果
由表4的实验数据能够得出，实施例7-9中加入碳氢化合物油对混凝土的坍落度影响较大，分析因素主要在于碳氢化合物油的加入能够改善混凝土的抗冻性能，制备的混凝土不易出现干硬和假凝现象，和易性良好。
实施例10-12中同时加入糖钙和碳氢化合物油，混凝土的坍落度和抗压强度均得到了提升，各组分配合使用效果显著。
对比例
对比例1
对比例1的泵送剂包括如下重量比的组分，萘磺酸甲醛缩合物减水剂100、聚乙烯醇0.1-0.6、12烷基硫酸钠0.2-6.8、柠檬酸10-30、葡萄糖酸钠2-30和水120-500组成。
对比例2
对比例2与实施例11的区别在于组分中不含有三乙醇胺。
对比例3
对比例3与实施例11的区别在于泵送剂的配比中柠檬酸的含量为5kg，硫酸钠的含量为65kg。
对比例4
对比例4与实施例11的区别在于泵送剂的配比中柠檬酸的含量为5kg，硫酸钠的含量为35kg。
对比例5
对比例5与实施例11的区别在于泵送剂的配比中柠檬酸的含量为5kg，硫酸钠的含量为80kg。
对比例6
对比例6与实施例11的区别在于泵送剂的配比中柠檬酸的含量为40kg，硫酸钠的含量为80kg。
表5对比例1-5的实验结果
对比例1中的组分配比的混凝土初始混凝土和易性良好，1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为30mm。
对比例2中的组分配比的混凝土和易性良好，1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为120mm。
对比例3中的组分配比的混凝土和易性较好，有轻微离析,1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为90mm。
对比例4中的组分配比的混凝土和易性较好，有轻微离析,1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为30mm。
对比例5中的组分配比的混凝土和易性较好，有轻微离析,1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为60mm。
对比例6中的组分配比的混凝土和易性良好,1h后发现混凝土表面干硬，有假凝现象，拌合5min后坍落度为90mm。
分析对比例1的实验数据，能够发现实施例1-12提供的技术方案更适宜于高碱地区混凝土的配比中使用。
分析对比例2的实验数据，三乙醇胺加入能够起到良好的抗冻作用效果，改善混凝土的性能。
分析对比例3-6的实验数据，在组分中柠檬酸和硫酸钠的配比发生变化时，均很难达到使用的要求，所以实施例1-12组分中的配比更适于在高碱地区低温下使用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
