[發(fā)明專利]超高強(qiáng)混凝土外加劑及其制備方法、超高強(qiáng)混凝土

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210421641.9
• 申請(qǐng)日: 2022-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114524909B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米爾科·格魯博;黃玉美;倪濤;汪詠梅;宋欣;封柯;張磊;董樹(shù)強(qiáng);李茜茜;連艷麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊市長(zhǎng)安育才建材有限公司
• 主分類號(hào): C08F283/06
• 分類號(hào): C08F283/06;C08F226/02;C08F216/14;C08F220/18;C08F220/34;C08F2/38;C04B24/16;C04B24/26;C04B28/04
• 代理公司: 石家莊旭昌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13126
• 代理人: 曹蕓麗

本發(fā)明提供了一種超高強(qiáng)混凝土外加劑及其制備方法、超高強(qiáng)混凝土，該超高強(qiáng)混凝土外加劑，用于添加在含有低熱水泥的膠凝材料中，按重量份計(jì)，該外加劑的制備原料包括：55?65份可聚合的陽(yáng)離子單體，300?320份不飽和聚醚單體，5.5?6.5份可聚合表面活性組分，2.3?3.0份引發(fā)劑，1.5?3.0份鏈轉(zhuǎn)移劑。本發(fā)明的超高強(qiáng)混凝土外加劑既可以對(duì)水泥顆粒進(jìn)行有效分散，提高混凝土初期工作性能，避免后期嚴(yán)重泌水；又可以降低固?液界面的潤(rùn)濕角，以使骨料與水泥漿體充分粘接，提高混凝土強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種超高強(qiáng)混凝土外加劑及其制備方法，同時(shí)本發(fā)明還涉及一種超高強(qiáng)混凝土。

背景技術(shù)

混凝土是當(dāng)前世界上應(yīng)用最大宗的建筑工程材料，它是由膠凝材料（如煤灰、水泥等），顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型，養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人工石材。目前混凝土主要有以下幾類：普通混凝土，高性能混凝土，超高強(qiáng)混凝土，多功能混凝土與低碳技術(shù)的綠色混凝土。其中，超高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度均大于100MPa。超高強(qiáng)混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可以大大縮小建筑結(jié)構(gòu)中柱子的尺寸；②可以增加建筑結(jié)構(gòu)中梁的跨度，增大可利用空間；③建筑工程耐久性提高，氯離子擴(kuò)散系數(shù)甚低，抗硫酸鹽腐蝕性強(qiáng)，抗磨損性好。所以超高強(qiáng)混凝土完全可以取代鋼材用于結(jié)構(gòu)中，而且具有比鋼結(jié)構(gòu)更高的耐久性。但是制備超高強(qiáng)混凝土的原料，尤其是外加劑則有較高的要求。

首先，超高強(qiáng)混凝土通常使用很低的水膠比（水和膠凝材料的比值，一般小于0.22%），這樣低的水膠比下采用普通硅酸鹽水泥配制混凝土?xí)够炷凉ぷ餍圆睿荒苊軐?shí)成型，造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。所以常選用C3A（鋁酸三鈣）和C3S（硅酸三鈣）含量低，C2S（硅酸二鈣）含量高的水泥，如低熱硅酸鹽水泥（低熱水泥），這樣可以降低水泥水化熱，降低單位混凝土的需水量，即在降低水膠比的情況下，降低混凝土粘度，提升混凝土施工性能。低熱硅酸鹽水泥的水化熱低，3d、7d水化熱比普通水泥低15%-20%，而且水化放熱平緩，峰值溫度低。其早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度增進(jìn)率大，28d強(qiáng)度相當(dāng)于與硅酸鹽水泥相當(dāng)，3-6個(gè)月齡期強(qiáng)度高于普通硅酸鹽水泥10-20MPa。絕熱溫升比普通硅酸鹽水泥混凝土低35℃，由于低熱硅酸鹽水泥的水化速度慢，水化放熱小，因此硬化混凝土的自收縮小，不易造成開(kāi)裂，不劣化混凝土后期強(qiáng)度。所以低熱水泥特別適合水工大體積混凝土、高強(qiáng)高性能混凝土工程應(yīng)用。

而普通硅酸鹽水泥中含有C2S、C3S、C3A和C4AF（鐵鋁酸四鈣），其中C2S和C3S的表面帶負(fù)電荷，而C3A和C4AF表面帶正電荷，拌合混凝土?xí)r常用的減水劑都是陰離子型的，比如萘磺酸鹽減水劑，氨基磺酸鹽減水劑，聚羧酸減水劑等。減水劑的基團(tuán)帶負(fù)電荷，基于靜電學(xué)正負(fù)電荷相互吸引的原理，其可以吸附在帶正電荷的C3A和C4AF表面上，工業(yè)中形象地稱之為能夠錨固于水泥顆粒表面，所以減水劑的陰離子也稱為錨固基團(tuán)。減水劑錨固基團(tuán)的空間位阻可以更容易對(duì)水泥顆粒進(jìn)行有效分散，提升拌合時(shí)的工作性能。

由于超高強(qiáng)混凝土通常采用含有表面負(fù)電荷的C2S的低熱水泥，常用的減水劑不能吸附在C2S表面上，因此常用的減水劑不能錨固于低熱水泥的表面，也就不能利用減水劑的空間位阻對(duì)水泥顆粒進(jìn)行有效分散，造成混凝土初期工作性能低，后期嚴(yán)重泌水的情況。

其次，由于水泥粒子的尺寸為數(shù)十微米，粒型不規(guī)則，表面有棱角，水泥粒子間的空隙率高，自由水填補(bǔ)空隙后，不足以支持混合料的拌合流動(dòng)性，造成用混凝土初期工作性能低，使混凝土的硬化強(qiáng)度偏低。因此通常情況下，還需要加入較細(xì)的硅微粉（粒徑小于1微米）對(duì)空隙進(jìn)行緊密填充，以減小水泥粒子粉體間的空隙。骨料與水泥漿體的粘接力還與潤(rùn)濕角有關(guān)，潤(rùn)濕角越小，越容易潤(rùn)濕，粘接力越大，粘接強(qiáng)度越大。所以在填補(bǔ)水泥粒子空隙的同時(shí)，還需降低固-液界面的潤(rùn)濕角，以使骨料與水泥漿體充分粘接。