一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂及其制备方法和应用。该外加剂制备原料包括以下质量份数的下述组分：引气组分15～28份，含酯基的保坍组分25～49份，含羧基接枝共聚物的减水组分52～94份和聚合物组分10～20份，其中，所述聚合物组分的分子结构为多支链与嵌段混杂的无规则结构；本发明专利技术以引气组分、含酯基的保坍组分、含羧基接枝共聚物的减水组分和聚合物组分在上述配比范围组成外加剂，该外加剂的各组分协同促进作用，使得混掺了该外加剂的混凝土具有优异的流动性及和易性，以及良好的保坍性能，保证混凝土的工作强度，具有较好的耐久性和良好的工作性能和物理力学性能。耐久性和良好的工作性能和物理力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着我国建筑行业的飞速发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物的建造需要不断增加，面对的地质条件和建筑环境也愈加复杂，对地基处理的技术要求也越来越高。
[0003]超流态混凝土灌注桩由日本的CIP工法桩演变而来，该技术利用长螺旋钻机预先旋挖成孔并压入超流态混凝土，形成素混凝土桩后再插入钢筋笼，具有高效成孔、低噪声、不受地下水制约、低成本、质量高、绿色环保等优点，在引入国内之后得到了广泛的应用。但该技术对混凝土要求较高，要求混凝土具有极佳的工作性能和物理力学性能，保证大流态、自密实的同时也具有较高的强度。
[0004]尽管我国在灌注桩施工中积累了大量经验，但是也存在一些问题。如，施工现场普遍采用搅拌站的商品混凝土，导致运输过程中的混凝土坍落度损失；混凝土流动度不够大导致钢筋笼无法顺利下放；混凝土和易性不够好导致泌水、离析，从而影响混凝土的强度和耐久性等。
[0005]为了得到高性能的灌注桩超流态混凝土，除了合理的配合比，外加剂的选择也显得尤为重要。
[0006]因此，寻求一种既可以提高混凝土的流动性、和易性和保坍性，又能够保证混凝土强度和耐久性的外加剂势在必行。

技术实现思路

[0007]针对以上技术问题，本专利技术提供一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂及其制备方法和应用。该外加剂能够改善混凝土的流动性、保坍性及和易性，保证混凝土的各项物理力学性能和耐久性能均满足要求，同时具有更好的工作性能，满足灌注桩混凝土的各项要求。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用了如下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂，其制备原料包括以下质量份数的下述组分：引气组分15～28份，含酯基的保坍组分25～49份，含羧基接枝共聚物的减水组分52～94份和聚合物组分10～20份，其中，所述聚合物组分的分子结构为多支链与嵌段混杂的无规则结构。
[0010]与现有技术相比，本专利技术以引气组分、含酯基的保坍组分、含羧基接枝共聚物的减水组分和聚合物组分在上述配比范围组成外加剂，该外加剂的各组分协同促进作用，使得混掺该外加剂的混凝土具有优异的流动性及和易性，以及良好的保坍性能，保证混凝土的工作强度，进而有助于混凝土的浇筑。
[0011]本专利技术中，外加剂中的引气组分能够在混凝土拌合物的拌和过程中引入大量均匀分布且闭合稳定的“微气泡”，从而降低液气界面张力，能有效改善混凝土的和易性、粘聚性和保水性，并显著提高混凝土的流动性。
[0012]本专利技术中，外加剂中保坍组分的分子结构中含有酯基，在混凝土水化产物的碱性介质中，酯基与游离的钙离子生成不稳定的络合物，可在水化初期控制液相中的钙离子浓度，同时该组分可以在水泥表面形成一层稳定的水膜，可延缓水泥水化速率，从而控制混凝土在施工过程中的可泵送时间，同时延缓并降低混凝土水化的放热速度，显著降低混凝土拌合物的坍落度损失，从而使得混凝土具有良好的保坍性能。并且随着水化反应进行，这种络合物不断分解，不会影响混凝土后期水化。
[0013]本专利技术中，外加剂中的减水组分是含有羧基接枝共聚物的表面活性剂，其分子结构呈梳型，主链上带有较多的活性基团，具有较好的分散性和缓凝效果；侧链带有亲水性的活性基团，可形成网状结构，表现出较大的立体斥力效用，可较好地分散水泥颗粒，释放絮团中的自由水，从而使混凝土具有很高的工作强度，进而有助于混凝土的浇筑。
[0014]本专利技术中，外加剂中的聚合物组分，其分子结构为多支链与嵌段混杂的无规则结构，可以防止细小颗粒之间的团聚，改善混凝土的流动性。
[0015]优选地，所述引气组分为松香提供的衍生物或烷基苯磺酸盐中的任一种。
[0016]本专利技术实施例中，引气组分可在混凝土拌和时形成的“微气泡”，以降低液气界面张力，有效改善混凝土的和易性、粘聚性和保水性，并显著提高混凝土的流动性。
[0017]优选地，所述含酯基的保坍组分为保坍型聚羧酸减水剂，由丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸羟丙酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚经过自由基聚合反应，将上述四种材料的C＝C键打开，再依次连接成合成得到保坍型聚羧酸减水剂，四者的分子数量比为1
‑
2：2.5
‑
4：5
‑
7：1
‑
2；引发剂为过硫酸铵和次磷酸钠，两种材料的用量为总量的0.5％，两者的分子数量比例为1：2，甲基丙烯磺酸钠做链转移剂，用量为总量的0.005％。保坍型聚羧酸减水剂可保持混凝土的流动度不损失，例如，初始流动度在300mm，半个小时或者1个小时以后流动度保持在200mm以上，流动度减小很少；在不添加保坍型聚羧酸的情况下，混凝土的流动度可能达到100mm以下。
[0018]本专利技术实施例中，丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸羟丙酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚经过自由基聚合反应合成的聚羧酸减水剂，具有超保坍作用，这主要是由于聚羧酸减水剂的分子结构中含有大量的酯基，酯基能够与混泥土中的钙离子形成不稳定的络合物，可控制混泥土水化初期液相中钙离子浓度，同时该组分可以在水泥表面形成一层稳定的水膜，可延缓水泥水化速率，从而控制混凝土在施工过程中可泵送时间，同时延缓并降低混凝土水化的放热速度，显著降低混凝土拌合物的坍落度损失。随着水化反应进行，这种络合物不断分解，不会影响混凝土后期水化。
[0019]优选地，所述含羧基接枝共聚物的减水组分为聚羧酸减水剂或柠檬酸中的任一种。
[0020]本专利技术实施例中，优选的含羧基接枝共聚物的减水组分具有较好的分散性和缓凝效果，能够充分的分散水泥颗粒，释放絮团中的自由水，使混凝土具有很高的工作度，进而有助于混凝土的浇筑。
[0021]优选地，所述聚合物组分为密胺类、氨基磺酸类或线性聚合物中的任一种；其中，
所述密胺类包括三聚氰胺类聚合物；所述氨基磺酸类包括氨基磺酸盐类聚合物；所述线性聚合物包括脂肪族类聚合物。
[0022]本专利技术实施例中，优选的聚合物组分，其分子结构呈多支链与嵌段混杂的无规则结构，可以防止细小颗粒之间的团聚，改善混凝土的流动性。
[0023]第二方面，本专利技术还提供上述外加剂的制备方法，将所述引气组分、含酯基的保坍组分、含羧基接枝共聚物的减水组分和聚合物组分按照配比混合均匀，即得。
[0024]本专利技术实施例中，该外加剂的制备工艺简单，成本低廉，能够用于工业化放大生产。
[0025]第三方面，本专利技术还提供上述外加剂用于改善灌注桩混凝土流变性能的应用，至少包括以下步骤：
[0026]步骤a：称取质量分数为：400
‑
420份的胶凝材料，880
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善灌注桩混凝土流变性能的外加剂，其特征在于，其制备原料包括以下质量份数的下述组分：引气组分15～28份，含酯基的保坍组分25～49份，含羧基接枝共聚物的减水组分52～94份和聚合物组分10～20份，其中，所述聚合物组分的分子结构为多支链与嵌段混杂的无规则结构。2.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述引气组分为松香衍生物或烷基苯磺酸盐中的任一种。3.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述含酯基的保坍组分为保坍型聚羧酸减水剂，由丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯酸羟丙酯和异戊烯醇聚氧乙烯醚经过自由基聚合反应合成得到，四者的分子数量比为1
‑
2：2.5
‑
4：5
‑
7：1
‑
2，引发剂为过硫酸铵和次磷酸钠，两种材料的用量为总量的0.5％，两者的分子数量比例为1：2，甲基丙烯磺酸钠做链转移剂，用量为总量的0.005％。4.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述含羧基接枝共聚物的减水组分为聚羧酸减水剂或柠檬酸中的任一种。5.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述聚合物组分为密胺类、氨基磺酸类或线性聚合物中的一种或多种；其中，所述密胺类包括三聚氰胺类聚合物；所述氨基磺酸类包括氨基磺酸盐类聚合物；所述线性聚合物包括脂肪族类聚合物。6.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟红，宋少民，韩方晖，周在波，孟翔，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：