一种超高性能混凝土干粉料外加剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超高性能混凝土干粉料外加剂及其制备方法，该材料由以下重量分数的原料组成：聚羧酸粉剂减水剂6～8份，粉剂消泡剂0.5～0.8份，玻璃微珠50～60份，氧化镁膨胀剂30～35份，偶氮二甲酰胺0.01～0.03份，聚合硅酸硫酸铝2～5份，三苯环咪唑啉季铵盐2～5份。本发明专利技术制备得到的超高性能混凝土干粉料外加剂适应性好，配制超高性能混凝土时用量为胶凝材料质量的10～20%，可有效降低超高性能混凝土的拌合物粘度和抑制超高性能混凝土的收缩。通过各组分的调节改性作用，可与水泥或硅灰等粉体颗粒产生叠加效应，提高超高性能混凝土的力学性能。

A kind of super high performance concrete dry powder admixture and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土干粉料外加剂及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种超高性能混凝土干粉料外加剂及其制备方法。
技术介绍
混凝土的高性能化是现代混凝土技术的主要发展趋势之一。近年来，随着高效减水剂和超细矿物掺合料技术的发展，采用常规材料和普通工艺已经能配制出100～150MPa的超高性能混凝土(UHPC)。由于UHPC具有超高的强度、超高的韧性、超低的磨耗系数和高环保性，正在逐渐替代普通混凝土应用于一些实际工程当中。然而，由于UHPC配制过程中水泥用量大、水胶比超低导致其拌合物粘度大、施工困难、收缩大等问题，大大限制了其在实际工程中的应用。同时，UHPC工程应用常采用干粉料现场加水的应用模式，干粉料生产过程中需要添加多种微量添加剂，容易导致材料混合不均匀达不到预期效果。如果能开发出一种具有降粘抑缩多功能复合型UHPC干粉料外加剂，通过预均化后用于UHPC干粉料的生产，将大大促进UHPC的工程应用、简化UHPC干粉料的配制，具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超高性能混凝土干粉料外加剂及其制备方法，制备得到的超高性能混凝土干粉料外加剂适应性好，可有效降低UHPC拌合物粘度和抑制收缩、提高超高性能混凝土的力学性能。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超高性能混凝土干粉料外加剂，所述干粉料外加剂由以下重量分数的原料组成：聚羧酸粉剂减水剂6～8份，粉剂消泡剂0.5～0.8份，玻璃微珠50～60份，氧化镁膨胀剂30～35份，偶氮二甲酰胺0.01～0.03份，聚合硅酸硫酸铝2～5份，三苯环咪唑啉季铵盐2～5份。进一步地，所述的聚羧酸粉剂减水剂由以下方法制得：(1)向反应釜中加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和双甲基丙烯酰氧基聚乙二醇，并加入适量去离子水，然后边搅拌边加热升温，待温度升至45～50℃，加入双氧水；(2)然后分别滴加丙烯酸、N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯混合水溶液和巯基丙酸、甲醛合次硫酸氢钠混合水溶液，滴加时间均为1.5～2h，滴加完后保温1.5h；(3)保温结束降温至40℃以下，边搅拌边加入计量的液碱，调节pH值至6～8，将所得产物经喷雾干燥，得到所述聚羧酸粉剂减水剂。进一步地，步骤(1)中，甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和双甲基丙烯酰氧基聚乙二醇的摩尔比为1：1.5～2，去离子水加入量为总质量的40～50％，双氧水用量为3～4％。进一步地，步骤(2)中，丙烯酸：N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯：去离子水质量比为30：17～20：50～53，巯基丙酸：甲醛合次硫酸氢钠：去离子水质量比为20：10～15：65～70，丙烯酸、N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯混合水溶液滴加量为步骤(1)中加入材料总质量的50～60％，巯基丙酸、甲醛合次硫酸氢钠混合水溶液滴加量为步骤(1)中加入材料总质量的30～40％。进一步地，所述的粉剂消泡剂由以下重量组分的原料组成：聚二甲基硅氧烷10～15份、乙二醇硅氧烷10～13份、白炭黑72～80份。进一步地，所述的玻璃微珠平均粒径20μm，比表面积1500～1750m2/kg，球形颗粒含量超过97wt％，化学成分：二氧化硅(SiO2)60～65wt％，三氧化铝(Al2O3)30～35wt％，三氧化二铁(Fe2O3)3～4wt％，氧化钙(CaO)0～1wt％，氧化镁(MgO)0～0.5wt％，三氧化硫(SO3)0～0.01wt％，氧化钾(K2O)0.01～0.02wt％，氧化钠(Na2O)0.02～0.04wt％，剩余为其他杂质。进一步地，所述的氧化镁膨胀剂为菱镁矿煅烧800℃后保温0.5h，再冷却经超细粉磨制得，比表面积为750～800m2/kg，MgO含量超过80wt％。进一步地，所述的偶氮二甲酰胺、聚合硅酸硫酸铝、三苯环咪唑啉季铵盐均为纯度超过99％的化工原料。本专利技术还提供了一种超高性能混凝土干粉料外加剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将聚羧酸粉剂减水剂6～8份、粉剂消泡剂0.5～0.8份、偶氮二甲酰胺0.01～0.03份、聚合硅酸硫酸铝2～5份、三苯环咪唑啉季铵盐2～5份加入带飞刀的分散机A中均化分散7～8min，得到混合物A，分散机转速为1000～1500r/min；S2：将S1所得混合物A加入均化机B，搅拌过程加入玻璃微珠50～60份、氧化镁膨胀剂30～35份，均化机转速为65～75r/min，均匀搅拌8～9min；即可得到所述超高性能混凝土干粉料外加剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、采用自制的聚羧酸粉剂减水剂，引入了疏水改性的短聚醚侧链，可促使侧链更舒展，空间位阻作用更高，所得减水剂分散性更好；引入的亲油性侧基和酯基、酰胺基等功能性基团，可有效降低产品亲水性，从而对混凝土有很好的降粘效果。2、采用精选的玻璃微珠细度介于配制UHPC常用的水泥和硅灰之间，可与水泥或硅灰等粉体颗粒产生叠加效应提高粉体密实度，且硅铝质活性组分含量高水化产物更密实有利于提高强度；所选玻璃微珠球形颗粒含量高，物理滚珠效应明显，可显著改善拌合物浆体的流动性、降低粘度。3、利用酰胺类有机物碱性环境的不稳定性实现了超高性能混凝土塑性阶段的无收缩或微膨胀，采用的氧化镁膨胀剂在超低水胶比环境下后期的膨胀性能优于钙矾石等膨胀剂，膨胀性能更均匀持久，二者复合实现了超高性能混凝土的分时膨胀和全程无收缩。4、所制得到的超高性能混凝土干粉料外加剂适应性好，配制超高性能混凝土干粉料时直接添加胶凝材料质量的10～20％，无需再添加其他外加剂组分，可简化UHPC干粉料的制备过程，使用方便可减少计量误差。附图说明图1为所制得聚羧酸减水剂的红外光谱图。图2为实施例28d龄期致密水化产物形貌。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做详细具体的说明，但是本专利技术的保护范围并不局限于以下实施例。参见附图1-2，图1为所制得聚羧酸减水剂的红外光谱图。图2为本专利技术超高性能混凝土干粉料外加剂28d龄期致密水化产物形貌。由图2可以看出水化产物主要以致密的非匀质的水化硅酸钙为主，夹杂着许多表面部分水化或未水化的球形玻璃微珠，很难找到针状或片状氢氧化钙晶体存在。表明该实施例中外加剂能很好的填充密实胶凝材料体系，同时还发挥了外加剂的火山灰活性消耗了水泥水化产生的氢氧化钙，从而使基体更加致密。同时可以清晰的观察到水化凝胶和石英砂集料的界面粘结相当紧密，更有利于强度的提高。实施例1一种超高性能混凝土干粉料外加剂，所述干粉料外加剂由以下重量分数的原料组成：聚羧酸粉剂减水剂6份，粉剂消泡剂0.5份，玻璃微珠50份，氧化镁膨胀剂30份，偶氮二甲酰胺0.01份，聚合硅酸硫酸铝2份，三苯环咪唑啉季铵盐2份。所述的聚羧酸粉剂减水剂由以下方法制得：(1)向反应釜中加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和双甲基丙烯酰氧基聚乙二醇，并加入适量去离子水，然后边搅拌边加热升温，待温度升至45℃，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高性能混凝土干粉料外加剂，其特征在于，所述干粉料外加剂由以下重量分数的原料组成：聚羧酸粉剂减水剂6～8份，粉剂消泡剂0.5～0.8份，玻璃微珠50～60份，氧化镁膨胀剂30～35份，偶氮二甲酰胺0.01～0.03份，聚合硅酸硫酸铝2～5份，三苯环咪唑啉季铵盐2～5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土干粉料外加剂，其特征在于，所述干粉料外加剂由以下重量分数的原料组成：聚羧酸粉剂减水剂6～8份，粉剂消泡剂0.5～0.8份，玻璃微珠50～60份，氧化镁膨胀剂30～35份，偶氮二甲酰胺0.01～0.03份，聚合硅酸硫酸铝2～5份，三苯环咪唑啉季铵盐2～5份。


2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土干粉料外加剂，其特征在于，所述的聚羧酸粉剂减水剂由以下方法制得：
（1）向反应釜中加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和双甲基丙烯酰氧基聚乙二醇，并加入适量去离子水，然后边搅拌边加热升温，待温度升至45～50℃，加入双氧水；
（2）然后分别滴加丙烯酸、N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯混合水溶液和巯基丙酸、甲醛合次硫酸氢钠混合水溶液，滴加时间均为1.5～2h，滴加完后保温1.5h；
（3）保温结束降温至40℃以下，边搅拌边加入计量的液碱，调节pH值至6～8，将所得产物经喷雾干燥，得到所述聚羧酸粉剂减水剂。


3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土干粉料外加剂，其特征在于，步骤（1）中，甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和双甲基丙烯酰氧基聚乙二醇的摩尔比为1：1.5～2，去离子水加入量为总质量的40～50%，双氧水用量为总质量的3～4%。


4.根据权利要求2所述的超高性能混凝土干粉料外加剂，其特征在于，步骤（2）中，丙烯酸：N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯：去离子水质量比为30：17～20：50～53，巯基丙酸：甲醛合次硫酸氢钠：去离子水质量比为20：10～15：65～70，丙烯酸、N-乙基全氟辛基磺酰胺基乙基丙烯酸酯混合水溶液滴加量为步骤（1）中加入材料总质量的50～60%，巯基丙酸、甲醛合次硫酸氢钠混合水溶液滴加量为步骤（1）中加入材料总质量的30～40%。


5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土干粉料...

【专利技术属性】
技术研发人员：明阳，陈平，李玲，甘国兴，卫煜，潘格林，陈飞，陈新，
申请(专利权)人：桂林理工大学，桂林新南科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45