專利名稱：一種高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑的制作方法
一種高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及一種用于水泥混凝土冬季泵送的聚羧酸系防凍劑，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土防凍劑是指能夠通過降低水的冰點(diǎn)、抑制水結(jié)冰從而降低冰晶壓力，以及加速水泥初期水化等作用使混凝土在負(fù)溫下持續(xù)水化和硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的一種混凝土外加劑。我國(guó)地域遼闊、在長(zhǎng)江中下游、東北、華北以及內(nèi)蒙古、青海、 新疆等地，冬季氣溫都在_5°C以下，極端溫度可以降至-40°C。如果溫度降至混凝土水化水冰點(diǎn)溫度以下，將會(huì)嚴(yán)重影戲水泥的水化進(jìn)程，強(qiáng)度發(fā)展緩慢達(dá)不到齡期要求，并且結(jié)冰產(chǎn)生冰脹力使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，給混凝土的強(qiáng)度和耐久性帶來不利影響。
冬季負(fù)溫混凝土施工時(shí)主要采取以下幾種方式解決混凝土的防凍問題。1、提高混凝土拌合物的入模溫度，實(shí)施保溫措施。一般采取熱水拌合、加熱集料和混凝土運(yùn)輸車加裝保溫層等方式。2、采用外部加熱法。對(duì)于氣溫低于-10°C，可以通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣，將熱量傳遞給混凝土或者直接給混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下。3、慘加防凍劑。由于摻加防凍劑施工簡(jiǎn)單、效果也比較好，因此在我國(guó)獲得了廣泛的應(yīng)用。
到目前為止，國(guó)內(nèi)外建筑工程中使用的防凍劑主要分為兩種，一類是早強(qiáng)型防凍劑，一類是防凍型防凍劑。這兩類都是以減水組分、早強(qiáng)組分、防凍組分和引氣組分組成。其中減水組分包括聚羧酸高性能減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺高效減水劑、木質(zhì)素磺酸鹽等。早強(qiáng)組分主要有硫酸鈉、氯化鈣、硝酸鈣、三乙醇胺等。引氣組分主要包括木鈣、木鈉和松香類引氣劑。防凍組分主要有氯化鈣、碳酸鉀、氯化鈉、亞硝酸鈉和乙二醇等。
專利CN10228i^93A請(qǐng)求保護(hù)用于水泥混凝土的聚羧酸系防凍劑及其制備方法。 它是由聚羧酸高效減水劑、有機(jī)醇胺、低碳醇、硫氰酸鹽、甲酸鹽組分優(yōu)化組合配置而成。 各組分的優(yōu)選比例如下聚羧酸高效減水劑有機(jī)醇胺低碳醇硫氰酸鹽甲酸鈣水= (3. 8-8. 0) (0. 5-2. 0) (0. 0-2. 0) :(10. 0-20. 0) :(0. 0-6. 0) (65. 0-75. 0)。(質(zhì)量百分比)。該體系的防凍劑與現(xiàn)有的防凍劑相比，具有較高的減水率以及較好的工作性能，負(fù)溫下強(qiáng)度增長(zhǎng)快。在水泥中的摻量小、無氯、堿含量低，混凝土早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度高。適用于北方冬季_5°C _20°C范圍內(nèi)施工。
專利CN102140021A請(qǐng)求保護(hù)一種水泥混凝土防凍劑，由下述重量份的組分組成。 聚羧酸高性能減水劑15 30份、低分子醇20 30份、三萜皂甙0. 1 0. 15份，甲酸鈣 10 30份、有機(jī)醇胺2 5份和水50 70份。該發(fā)明中，三萜皂甙主要起引氣作用，能形成大量的微細(xì)泡，改善混凝土的凍脹應(yīng)力。該發(fā)明可以在-20 -30°C下施工。
以上兩個(gè)專利中都使用了聚羧酸作為減水組分，由于聚羧酸具有引氣作用，但是聚羧酸引入的氣泡量大且質(zhì)量不好，所以這樣會(huì)對(duì)混凝土的孔結(jié)構(gòu)和耐久性產(chǎn)生不良影響。而且甲酸鈣中的鈣離子會(huì)影響聚羧酸的減水效果。
在這個(gè)配方中，由于聚羧酸減水劑在使用時(shí)要引入大量的氣泡且氣泡的質(zhì)量不好，所以該配方的引氣質(zhì)量有待提高。
CN1153753請(qǐng)求保護(hù)高效液體混凝土防凍劑，它由乙二醇、尿素、三乙醇胺、十二烷基磺酸鈉、高效減水劑及水六種成分混合組成，各組分的重量構(gòu)成比為乙二醇尿素三乙醇胺十二烷基磺酸鈉高效減水劑水=(65 80)(16. 5 30):(2. 2 3. 0):(1. 3 2. 0) (50 120) (50 370)。它不僅具有抗凍性能好、低堿、無氯的特?cái)啾常揖哂斜Ｋ苄阅芎?，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單以及便于自動(dòng)計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)。該外加劑可與多種外加劑、水泥及摻合料相匹配。適用于溫度不低于_15°C的各種混凝土的配制。該防凍劑中含有尿素，在混凝土澆筑成型后，會(huì)釋放出氨氣。
發(fā)明目的為了克服上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是發(fā)明一種具有減水、保坍、早強(qiáng)、防凍以及具有優(yōu)良引氣功能的液體混凝土防凍劑。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的適用于水泥混凝土泵送的聚羧酸系防凍劑，其特征在于，由聚羧酸高性能減水劑、有機(jī)醇胺、甲酸鈉、低碳醇、引氣組分、消泡組分、水組成。各組分重量構(gòu)成比為聚羧酸高性能減水劑有機(jī)醇胺甲酸鈉低碳醇引氣組分消泡組分水=(60 250): (5 18) (0 12) (20 60) (0 25) (1 4) (550 710)。
所述的消泡劑是指聚醚改性聚硅氧烷消泡劑。
所述的有機(jī)醇胺包括三乙醇胺、二乙醇胺、三異丙醇胺。
所述的弓I氣組分包括十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、松香酸鈉。
所述的低碳醇包括乙二醇、丙三醇。
本發(fā)明配制的聚羧酸液體防凍劑從下面幾個(gè)方面選擇其組成組分。(1)增加防凍劑的減水率，降低水灰比。這樣就可以在防凍劑低摻量下保證防凍早強(qiáng)組分的濃度，降低混凝土內(nèi)部水的冰點(diǎn)。(2)選擇合適的消泡劑和引氣劑配合使用，引入一些極性微氣泡。增加混凝土中微小的封閉孔，這樣一方面降低混凝土拌合物和硬化混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，另一方面可以幫助降低混凝土內(nèi)部水份結(jié)冰所產(chǎn)生的冰晶壓力。(3)選擇合適的早強(qiáng)劑，促進(jìn)水泥水化速率，加快混凝土的凝結(jié)、硬化，使混凝土較早的建立起臨界強(qiáng)度，抵抗內(nèi)部水份結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞作用。(4)所選組分既能降低水的冰點(diǎn)，又能破壞晶格構(gòu)造，降低水結(jié)冰引起的破壞程度。
聚羧酸高性能減水劑可以是混凝土拌合物達(dá)到規(guī)定稠度的需水量大大減少，這樣就減少了可凍水的數(shù)量，同時(shí)提高可防凍組分的濃度，在相同摻量下使水的冰點(diǎn)進(jìn)一步降低。加入消泡劑可以消除混凝土外觀多余的大氣泡，使混凝土的外觀更加美觀，同時(shí)減少了混凝土的含氣量改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度，提高了混凝土的耐久性。消泡的同時(shí)加入適當(dāng)?shù)囊龤鈩诨炷林幸胭|(zhì)量較好的氣泡。選擇有機(jī)早強(qiáng)組分，加快水泥的水化進(jìn)程，從而使混凝土在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)度骨架。選擇的有機(jī)防凍組分不僅具有降低冰點(diǎn)的作用，還可以使冰的晶格構(gòu)造嚴(yán)重變形，避免形成凍脹應(yīng)力大的冰晶。
選擇以上各組分要充分考慮到各組分之間的相容性，在作用效果上要相互促進(jìn)， 達(dá)到1+1 > 2的效果。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明最突出的優(yōu)點(diǎn)是引入了消泡劑，消除了聚羧酸高性能減水劑表面的大氣泡。同時(shí)加入引氣劑，可以將混凝土的含氣量調(diào)整到合適的量，增加混凝土的強(qiáng)度并使混凝土更加美觀。
本發(fā)明的混凝土防凍劑不含氯離子、沒有氨釋放、低堿含量。在混凝土中作為防凍劑使用具有極高的環(huán)保應(yīng)用價(jià)值及防止堿骨料反應(yīng)。為發(fā)展綠色混凝土和高性能混凝土、 高耐久性混凝土冬季施工的重要技術(shù)應(yīng)用。
本發(fā)明的混凝土防凍劑使用的高性能聚羧酸減水劑具有低摻量、分散作用強(qiáng)、塌落度損失小、早期強(qiáng)度增強(qiáng)和耐久性好等作用。除了改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度外，還可以控制混凝土的塌落度經(jīng)時(shí)損失。更好的控制混凝土的緩凝、泌水、引氣等問題。
本發(fā)明提供了一種較現(xiàn)有的防凍劑引氣性能更好的用于泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑。
為更加詳細(xì)的說明本發(fā)明的各種材料組成、配制方法和優(yōu)良效果，列舉下列實(shí)施例并按照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC457-2004混凝土防凍劑的性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。但本發(fā)明的范圍不僅限于下面的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 參照以下步驟合成聚羧酸高性能減水劑。稱取98g馬來酸酐加入SOOmL 1，2 二氯乙烷中，加熱至75°C溶解，加入苯乙烯104g，過氧化苯甲酰5g，巰基乙醇2g混合于分液漏斗中， 滴入三口瓶。滴完后在80°C反應(yīng)濁，升高溫度至95°C，再反應(yīng)濁。降溫后，加入石油醚，抽濾，烘干得苯乙烯馬來酸酐共聚物，馬來酸酐得含量為摩爾分?jǐn)?shù)44%。將合成的共聚物加入 1，2-二氯乙烷中攪拌溶解，從發(fā)煙硫酸中新蒸出的S03稀釋在1，2-二氯乙烷中再滴入反應(yīng)液中，在15min內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)2h。產(chǎn)物用1，2- 二氯乙烷洗滌，再用無水乙醚洗滌，于真空烘箱50°C干燥得磺化苯乙烯馬來酸酐共聚物。將聚乙二醇單甲醚550與磺化苯乙烯馬來酸酐共聚物按比例混合，使聚乙二醇單甲醚550與磺化苯乙烯馬來酸酐共聚物中馬來酸酐摩爾比為1 1，在100°C下反應(yīng)他，得到含有聚氧乙烯醚側(cè)鏈的聚羧酸共聚物。
將按照上述方法合成的聚羧酸減水劑調(diào)整到固含量為40%。稱取180克聚羧酸高效減水劑加入到玻璃容器中，同時(shí)加入水788克，然后分別在攪拌狀態(tài)下依次加入三乙醇胺5克、甲酸鈉6克、乙二醇20克、聚醚改性聚硅氧烷消泡劑1克。在加入后一組分時(shí)前一組分要充分?jǐn)嚢枞芙饩鶆颍詈蟮玫骄鶆虻囊后w。
實(shí)施例2 按照實(shí)施例1進(jìn)行聚羧酸高效減水劑的合成并調(diào)整固含量為40%。稱取200克聚羧酸高效減水劑加入到玻璃容器中，同時(shí)加入水768克，然后分別在攪拌狀態(tài)下依次加入三乙醇胺5克、甲酸鈉6克、乙二醇20克、聚醚改性聚硅氧烷消泡劑1克。在加入后一組分時(shí)前一組分要充分?jǐn)嚢枞芙饩鶆?，最后得到均勻的液體。
實(shí)施例3 按照實(shí)施例1進(jìn)行聚羧酸高效減水劑的合成并調(diào)整固含量為40%。稱取220克聚羧酸高效減水劑加入到玻璃容器中，同時(shí)加入水710克，然后分別在攪拌狀態(tài)下依次加入二乙醇胺15克、乙二醇50克、十二烷基硫酸鈉3克、聚醚改性聚硅氧烷消泡劑2克。在加入后一組分時(shí)前一組分要充分?jǐn)嚢枞芙饩鶆?，最后得到均勻的液體。
實(shí)施例4 按照實(shí)施例1進(jìn)行聚羧酸高效減水劑的合成并調(diào)整固含量為40%。稱取220克聚羧酸高效減水劑加入到玻璃容器中，同時(shí)加入水678克，然后分別在攪拌狀態(tài)下依次加入二乙醇胺15克、甲酸鈉10克、丙三醇50克、十二烷基苯磺酸鈉25克、聚醚改性聚硅氧烷消泡劑 2克。在加入后一組分時(shí)前一組分要充分?jǐn)嚢枞芙饩鶆颍詈蟮玫骄鶆虻囊后w。
實(shí)施效果1、水泥凈漿流動(dòng)度及流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失水泥凈漿流動(dòng)度及流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失和流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的測(cè)定方法按照《混凝土外加劑均質(zhì)性檢測(cè)方法》GB/T8077-2000進(jìn)行。測(cè)試結(jié)果見表1 表1水泥凈漿流動(dòng)度及流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失
權(quán)利要求
1.一種一種高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，其特征在于，由聚羧酸高性能減水劑、有機(jī)醇胺、甲酸鈉、低碳醇、引氣組分、消泡組分、水組成。
2.各組分重量構(gòu)成比為聚羧酸高性能減水劑有機(jī)醇胺甲酸鈉低碳醇引氣組分消泡組分水=(60 250) (5 18) (0 12) (20 60) (0 25) (1 4) (550 710)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，其特征在于所述的消泡劑是指聚醚改性聚硅氧烷消泡劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，其特征在于所述的有機(jī)醇胺包括三乙醇胺、二乙醇胺、三異丙醇胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，其特征在于所述的引氣組分包括十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、松香酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，其特征在于所述的低碳醇包括乙二醇、丙三醇。
全文摘要
一種高性能水泥混凝土聚羧酸系液體防凍劑，該防凍劑是由由聚羧酸高性能減水劑、有機(jī)醇胺、甲酸鈉、低碳醇、引氣組分、消泡組分、水組成。各組分重量構(gòu)成比為聚羧酸高性能減水劑有機(jī)醇胺甲酸鈉低碳醇引氣組分消泡組分水=(60～250):(5～18)(0～12):(20～60)(0～25)(1～4):(550～710)。與現(xiàn)有的防凍劑相比，具有不含氯離子、沒有氨釋放、低堿含量的有點(diǎn)。在配置時(shí)，引入了消泡劑，消除了聚羧酸高性能減水劑表面的大氣泡。同時(shí)加入引氣劑，可以將混凝土的含氣量調(diào)整到合適的量，增加混凝土的強(qiáng)度并使混凝土更加美觀。
文檔編號(hào)C04B103/60GK102515614SQ20111044893
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者黨樂峰, 呂東明, 張華 , 方世杰, 沈俊芳, 袁霄梅, 謝富春, 閆振 申請(qǐng)人:洛陽理工學(xué)院