專利名稱：超干拌混凝土及其制備方法
本申請是CN89101059.9的分案申請，原申請的申請日為8901 19，原申請的發(fā)明名稱為“超干混混凝土添加劑”。
本發(fā)明涉及含高效減水外加劑的超干拌混凝土及其制備方法。
超干拌混凝土是一種用水量極低(80～100Kg/m3)的混凝土。這種混凝土干而易碎，不會自己流動，因此該混凝土的坍落度無法測量，故我們也稱這種混凝土為無坍落混凝土。
近年來，人們已采用超干拌混凝土通過RCD(輥壓密實壩)法建筑大壩，用振動輥進行搗實以達到所需密度，采用這種工藝可縮短建筑時間，節(jié)約建筑成本。
人們已將一些水泥分散劑作為混凝土外加劑用于這種超干拌混凝土，這些外加劑能夠改善其工作性能，減少單位用水量，這些水泥分散劑主要由木質(zhì)磺酸鹽構(gòu)成。
可是在單單使用這些水泥分散劑時，雖然能把減水性和強度確保在某一范圍內(nèi)，因此也能制造超干拌混凝土，但此時對骨料的質(zhì)量及形狀要求較高，由于來自河灘的骨料資源已經(jīng)沽竭，使得用在大壩建筑上的骨料質(zhì)量越來越差，如果采用那些低質(zhì)骨料，就很難保證該混凝土的減水性和強度，即使提高水泥分散劑的質(zhì)量也無濟于事。
另外，當將超干拌混凝土用作為RCD混凝土時，運到施工基地的混凝土要通過推土機攤開，然后用振動輥滾壓密實，如果攤開工作需要2到3小時，新鮮混凝土的稠度就會受影響，固化效果就不好，即使加強振動也無濟于事，因此需要對這種情況加以改進。
然而，為解決上述問題增加傳統(tǒng)水泥分散劑的用量，如木質(zhì)磺酸鹽基添加劑和某些類型的聚羧酸基分散劑，不僅會延遲新鮮混凝土的凝結(jié)和硬化時間，而且夾帶氣體也比預(yù)計的要高，對硬化混凝土的強度和密度產(chǎn)生不利影響。使用氧化羧酸鹽類分散劑，雖然不會增添加氣體含量，但滯緩硬化仍是個問題，這就是說僅僅采用傳統(tǒng)分散劑不能最終解決這個問題。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)一種混凝土外加劑，它能夠在一定時間內(nèi)有效地阻止新鮮混凝土流動性退化、提高混凝土強度，它是一種或多種選自木質(zhì)磺酸鹽、氧化羧酸鹽和聚羧酸鹽的水泥分散劑(A)，和一種或多種選自聚氧化烯烴烷芳醚和聚氧化烯烴烷基醚的非離子表面活性劑(B)。這種外加劑可以加入被澆筑滾壓的超干拌混凝土中。
下面將對本發(fā)明作詳細說明。
前文提到的木質(zhì)磺酸鹽是以亞硫酸鹽廢液為原料，經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)獲得的，通常它被用作水泥分散劑，一般選用其鋼鹽、鉀鹽、鈣鹽、銨鹽、鎂鹽及胺鹽中的一種。
前文提到的氧化羧酸鹽，舉例來說，如葡糖酸、二酮葡糖酸和五酮葡糖酸的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽、銨鹽和胺鹽，這些產(chǎn)品都是以食糖或廢糖蜜為原料，通過電解氧化、化學氧化或利用氧化細菌發(fā)酵等方法制得的。
前文提到的聚羧酸鹽是一種水泥分散劑，其中含有α和β不飽和羧酸與烯烴的共聚物的可溶性鹽作為有效成份，聚乙二醇一元芳醚和馬來酸的酯作為單體的均聚物以及從可能和這些單體共聚的單體中衍生出的共聚物、聚亞烷基二醇單(異)丁烯酸酯或(異)丁烯酸的均聚物以及從可能和這些單體共聚的單體中衍生出的共聚物。
本發(fā)明中用作超干拌混凝土外加劑的非離子表面活性劑(B)選自聚氧化亞烷基烷基芳醚和聚氧化亞烷基烷基醚，這些化合物由化工廠生產(chǎn)，一般用作為非離子表面活性劑。這類非離子表面活性劑(B)對于混凝土中的無機親水性物質(zhì)應(yīng)具有足夠的滲透性，研究表明，表面活性劑的親水-親油平衡值(HLB值)為8-17，優(yōu)選10-14的能滿足滲透性需要，HLB低于8的表面活性劑對親油性物質(zhì)滲透性高，所以不適用;HLB值高于17，由于分子量過高，其吸附性差、也不適用。上面提到的各類非離子表面活性劑，HLB值在8-17之間的化合物為帶有5到15個環(huán)氧乙烷單元的聚氧化乙烯醚。優(yōu)選的環(huán)氧乙烷單元為8～10的聚氧化乙烯醚，其HLB值為10～14，滲透能力低于30秒(采用0.1%水溶液，25℃，帆布盤法測得)。
水泥分散劑(A)的含量為0.15～0.80%，選用木質(zhì)磺酸鹽和氧化羧酸鹽時，最好該含量為水泥或水泥和粉煤灰總重量(固相)的0.40～0.65%，選用聚羧酸鹽時則最好為0.02～0.20%(重量)，如果水泥分散劑用量低于以上范圍，就起不到改進減水性的效果，要是用量高于以上范圍，夾帶氣體含量將會過高，而且嚴重地滯緩硬化、影響強度增長。
要想獲得良好效果，非離子表面活性劑(B)的用量就必須對于木質(zhì)磺酸鹽，(B)為1～35份重，3-20份重更好[以(A)為100份重計];對于氧化羧酸鹽，(B)為1～100份重，5～50份重更好[以(A)為100份重計];對于聚羧酸鹽，(B)為1～100份重，5～50份重更好[以(A)為100份重計]。一般說來，該用量為水泥或水泥和粉煤灰重量(固相)的0.01～0.05%，0.03%優(yōu)先。
可以分別把水泥分散劑(A)和非離子表面活性劑(B)在攪拌混凝土時加入，也可以和已拌好水的混凝土一起加入，也可以三者一起加入。
以下實例將對本發(fā)明作進一步說明。
實例下面說明一下試驗所用的原料、混合比例和測試方法。
1.原料(1)水泥中熱波特蘭水泥。
(2)粉煤灰商品。
(3)細骨料河沙，比重2.62。
(4)粗骨料碎石，最大尺寸150mm，比重2.67。
(5)水泥分散劑Pozzolith No.8(主要成份為木質(zhì)磺酸鹽，粉末狀，由Nisso Master Builders Co.，Ltd.制造，以下縮寫成“L”);
葡糖酸鈉(工業(yè)化學產(chǎn)品，粉末，以下縮寫成“G”);
Aquarock PM-006(聚羧酸鹽，粉末，由日本Shokubai Kagaku Kogyo Co.，Ltd.制造，以下縮寫成“P”)。
(6)非離子表面活性劑Noigen EA70，聚氧化亞乙基(n＝5)壬基苯醚，由Daiichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.制造，以下縮寫成“a”，HLB為8，滲透能力200秒以上;
Noigen EA130T.聚氧化亞乙基(n＝10)壬基苯醚，由Daiichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.制造，以下縮寫成“b”，HLB為13，滲透能力為17秒;
Noigen EA170，聚氧化亞乙基(n＝15)壬基苯醚，由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造，以下縮寫成“C”，HLB為17，滲透能力200秒以上;
Noigen EA126，聚氧化亞乙基(n＝8)烷基芳醚，由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd制造，下文中縮寫成“d”，HLB為12，滲透能力18秒。
2混凝土的混合比例和測試方法本發(fā)明按照為國家土地開發(fā)，由技術(shù)中心編輯的RCD建筑工程指南(草案)確定超干拌混凝土的混合比例，每1米3混凝土，水泥91公斤，粉煤灰39公斤(F/(C+F)×100＝30%，其中C為水泥，F(xiàn)為粉煤灰)，細骨料30%，本發(fā)明實例1-5和對比例1-11中均為單位用水量，結(jié)果用指南(草案)附錄1的振動稠度測試法測得的稠度(以VC值表示)為20±2秒。VC值表示超干混混凝土的稠度數(shù)值，單位為秒，這是一種較小的指示濕度的數(shù)值。
采用差重法[指南(草案)附錄2中用來測試砂漿單位重量的方法]確定振動搗實后的混凝土中氣體含量，按照JISA1108混凝土抗壓強度測試方法測定28天和91天的抗壓強度，試樣按指南(草案)附錄3中抗壓強度測試用樣品制備法制備并經(jīng)過在20±3℃水中固化。
水泥分散劑和非離子表面活性劑，是按所需要的量事先溶解于實際用的拌合水中而加入混凝土中。
表1和表2為各種水泥分散劑(A)和各種非離子表面活性劑(B)配合使用的測試結(jié)果。
根據(jù)表1和表2中的測試結(jié)果，比較本發(fā)明的混凝土的高效減水外加劑的使用效果與僅使用傳統(tǒng)水泥分散劑的效果并總結(jié)如下1.混合后3小時混凝土稠度(VC值)變化甚小，單獨使用水泥分散劑(A)時，其差值為與水泥分散劑L比較，17.9～23.8秒;
與水泥分散劑G比較，24.9秒;
與水泥分散劑P比較，25.9秒;
而與L+b比較，9.1秒;
與L+d比較，8.8～14.4秒;
與G+d比較，10.1秒;
與P+d比較，11.0秒。
2.抗壓強度增加將一定量的水泥分散劑(A)(L＝0.25%，0.55%)G＝0.15%，P＝0.10%)和表面活性劑(B)一起使用，其產(chǎn)品在28天和91天的抗壓強度與僅用水泥分散劑(100計)的抗壓強度的比率為使用L(0.25%)和d(0.01%)時為116～118%;
使用L(0.55%)和b或d(0.03%)時為140～143%;
使用G(0.15%)和d(0.03%)時為117～121%;
使用P(0.1%)和d(0.03%)時為121～115%。
3.其它影響(1)單獨使用非離子表面活性劑時具有減水效果，該效果相當于使用0.25%木質(zhì)磺酸鹽基分散劑，但沒有顯示它能改善Vc值和增加混凝土抗壓強度，既使增加用量也無助于事，(如對比例5.6.7)。
(2)單獨使用木質(zhì)磺酸鹽基水泥分散劑，其用量為標準用量(水泥和粉煤灰重的0.25%)的1.6倍[(C+F)×0.40]和2.2倍[(C+F)×0.55]時，對混凝土的抗壓強度有少許增加，但不能改善混凝土的稠度(Vc值)(對比例1.2.3.4)。
(3)當非離子表面活性劑滲透能力較小時，對抗壓強度沒有促進作用，稠度(Vc值)的改善甚微(實例6、7)。
正如上面所述，本發(fā)明的混凝土的高效減水外加劑在阻止稠度變化(硬化)和增加抗壓強度方面是極其有效的。


權(quán)利要求
1.一種超干拌混凝土，其特征在于含有混凝土高效減水外加劑，該外加劑含有一種或多種選自木質(zhì)磺酸鹽、氧化羧酸鹽和聚羧酸鹽的水泥分散劑(A)，此外它還含有一種或多種選自聚氧化亞烷基烷基芳醚和聚氧化亞烷基烷基醚的非離子表面活性劑(B)，所說表面活性劑(B)的親水-親油平衡值(HLB值)為8-17。
2.按照權(quán)利要求1的超干拌混凝土，其特征在于含有木質(zhì)磺酸鹽和一種表面活性劑，該表面活性劑選自環(huán)氧乙烷單元數(shù)為8～10，HLB值為10～14的聚氧化亞乙基烷基芳醚。
3.一種制備權(quán)利要求1的超干拌混凝土的方法，它包括在攪拌混凝土時，加入混凝土高效減水外加劑，該外加劑含有一種或多種選自木質(zhì)磺酸鹽、氧化羧酸鹽和聚羧酸鹽的水泥分散劑(A)，此外它還含有一種或多種選自聚氧化亞烷基烷基芳醚和聚氧化亞烷基烷基醚的非離子表面活性劑(B)，所說表面活性劑(B)的親水-親油平衡值(HLB值)為8-17。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中加入的外加劑是含占水泥和粉煤灰總重(固相計)的0.15%～0.80%的木質(zhì)磺酸鹽或氧化羧酸鹽和0.02%～0.20%的聚羧酸鹽的混凝土高效減水外加劑。
5.按照權(quán)利要求3或4的方法，其中加入的外加劑是含占水泥和粉煤灰總重(固相計)的0.01%～0.05%的非離子表面活性劑(B)的混凝土高效減水外加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超干拌混凝土及其制備方法。所說混凝土含有混凝土高效減水外加劑，所說外加劑含有一種或多種選自木質(zhì)磺酸鹽、氧化羧酸鹽或聚羧酸鹽的水泥分散劑(A)，此外還含有一種或多種選自聚氧化亞烷基烷基芳醚和聚氧化亞烷基烷基醚，親水一親油平衡值(HLB值)為8—17的非離子表面活性劑(B)。上述混凝土的制備方法包括在攪拌時加入上述的外加劑。
文檔編號C04B28/02GK1110261SQ9410866
公開日1995年10月18日 申請日期1994年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月20日
發(fā)明者守屋慶隆, 能町宏, 高田誠, 高津行秀, 梅澤健一 申請人:山道士有限公司