一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土用外加剂技术领域，尤其涉及一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法。

背景技术：

2.陶粒是一种多孔隙的固体，表面粗糙，质量较轻，通常以球状较多，陶粒堆积密度一般为300-900kg/m3，在陶粒制备的过程中，原材料之间发生反应产生气体，充满陶粒内部，陶粒体积膨胀，气体排出后，陶粒表面布满排气细孔，使陶粒具有轻质多孔的特点。陶粒结构分为外壳和内核两个部分，陶粒外壳粗糙坚硬、有光泽、强度较高，而陶粒内核多孔隙，孔隙封闭不相互连通，呈现细密蜂窝状。陶粒这种特殊的结构特性，在园艺、化工、石油以及建筑材料等各方面发挥重要作用。
3.混凝土是现代工程结构中最大宗的建筑材料之一。全世界混凝土年产量约90亿吨，我国占40％以上，这样每年要用掉20亿吨以上的天然骨料。对骨料等资源的大量开采已造成了很多地方出现资源匮乏、耕地破坏、山林遭毁等问题。而粉煤灰陶粒是利用工业废料粉煤灰制造轻骨料变废为宝，降低了生产成本减少天然骨料的开采，有利于保护环境，生产能耗低、效益显著，能够充分、合理、节约的利用能源，符合现代可持续发展的要求。因此，使粉煤灰陶粒化及其应用于混凝土中是解决电厂粉煤灰排放以及骨料资源日益匮乏的主要措施。以陶粒为粗骨料，以普通砂或陶砂为细骨料的轻骨料混凝土称为陶粒混凝土。结构用陶粒混凝土的强度可大于40mpa，保温及耐热性能较好。可用于房屋建筑、桥梁、船及窑炉基础等。陶粒混凝土俗称“轻质砼”，他解决了普通砼表干密度选择余地小的缺陷，使混凝土表干密度选择范围更加完善。但在使用过程中，陶粒混凝土仍存在很多问题，如陶粒自身质量较轻，振捣时会造成混凝土轻骨料的上浮，从而混凝土力学性能下降。在陶粒混凝土成型时，还易出现收缩干裂的现象，影响结构的性能等大量问题仍需攻克。
4.1、离析泌水问题：
5.在陶粒混凝土振捣过程中，轻骨料的质量较轻，在流动度较大时，会出现轻骨料上浮的情况，骨料上浮对混凝土的各项性能指标都会降低，影响建筑的正常使用。当使用泵送施工时，陶粒混凝土同样易发生分层离析现象，并且坍落度的损失也会加快，在压力作用下，陶粒吸收混凝土中的水分从而导致混凝土水胶比下降，混凝土无法泵送。当泵送的压力减小时，在压力作用下，陶粒吸入的水分被挤出，当陶粒中的水进入混凝土中，会导致混凝土的泌水以及上下分层，并且堵塞泵管，当在浇筑现场时，压力的消失，挤出的水分会引起混凝土的力学强度和耐久度变差。
6.2、收缩与徐变问题：
7.高吸水率的陶粒混凝土早期的收缩变形会比同等轻度的普通混凝土低，但是在养护后期，其收缩变形仍会很大。目前混凝土徐变研究较多的是受压徐变，但是混凝土受拉徐变破坏的研究比较少，尤其是轻骨料的受拉徐变需要研究人员进行研究。
8.3、耐久性问题：
9.轻骨料吸水率大于普通骨料，当轻骨料吸水率较高的时候，抗冻性能就会下降，内部毛细孔水在温度降低时，发生形态的变化，体积膨胀，造成混凝土耐久性变差，同时随着冻融次数的增长，混凝土的力学性能也会急剧降低。
10.为解决陶粒在混凝土中应用存在的上述问题，我们提出了一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法。

技术实现要素：

11.本发明提出的一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法，解决了现有的陶粒在混凝土中应用存在的离析泌水问题、收缩与徐变问题和耐久性问题；本发明旨在提供一种轻质陶粒混凝土用外加剂，在聚羧酸高性能减水剂的基础上，叠加针对轻骨料混凝土的增黏、保坍要求，借助碳六聚醚类聚羧酸减水剂在水泥离子表面一接枝共聚物的吸附形态达到稳定的分散效果，以便可以更好的解决施工过程中的轻骨料上浮问题，加快轻质陶粒混凝土的推广应用。
12.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
13.一种轻质陶粒混凝土用外加剂，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)5-10份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)5-10份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.1-0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5-1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1-3份、稳泡剂0.5-1份、防腐剂0.1-0.2份，其余为自来水。
14.优选的，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)6-9份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)6-9份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.2-0.4份、增稠剂改性聚醚纤维素0.6-0.9份、缓凝剂葡萄糖酸钠2-3份、稳泡剂0.6-0.9份、防腐剂0.15-0.2份，其余为自来水。
15.优选的，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)10份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)10份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5份、缓凝剂葡萄糖酸钠3份、稳泡剂0.5份、防腐剂0.2份，其余为自来水。
16.优选的，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)5份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)5份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.1份、增稠剂改性聚醚纤维素1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1份、稳泡剂1份、防腐剂0.1份，其余为自来水。
17.一种轻质陶粒混凝土用外加剂的制备方法，包括以下步骤：
18.s1：准备带有搅拌的三口烧瓶；
19.s2：在10℃以上在带有搅拌的三口烧瓶中加入自来水，在搅拌下依次加入高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)、聚羧酸类保水剂(含固量10％)、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)、增稠剂改性聚醚纤维素、缓凝剂葡萄糖酸钠、稳泡剂和防腐剂；
20.s3：物料全部加入后继续搅拌30分钟即可制得轻质陶粒混凝土用外加剂。
21.优选的，所述s1中，带有搅拌的三口烧瓶包括三口烧瓶本体，所述三口烧瓶本体的周边设置有支撑架，且三口烧瓶本体放置于支撑架上，所述支撑架上设置有第一电动机，且
第一电动机的输出轴上设置有搅拌棒。
22.优选的，所述支撑架上设置有第二电动机，且第二电动机的输出轴上设置有半齿轮，所述半齿轮啮合有环形齿条，且环形齿条滑动安装于支撑架上，所述环形齿条的一侧设置有连接块，且连接块上开设有适配槽，所述三口烧瓶本体位于适配槽内。
23.优选的，所述第一电动机用于带动搅拌棒转动，从而进行搅拌操作，所述第二电动机用于带动半齿轮旋转，从而用于根据半齿轮与环形齿条的啮合关系带动环形齿条在支撑架上往复移动，进而带动连接块往复移动，从而用于根据适配槽与三口烧瓶本体的配合关系带动三口烧瓶本体在支撑架上晃动。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明的目的是通过聚羧酸不同单体特殊排列合成技术，获得一种特定分子量的聚羧酸共聚物保水剂和一种高分散性聚羧酸混凝土外加剂在与其他功能性材料复配而成的一种轻质陶粒混凝土用外加剂；本发明根据聚羧酸聚合物聚合时可通过预设计分子结构的特点，调整聚合工艺设定目标产物的分子结构和分子量获得一种聚羧酸类保水剂和一种高分散性聚羧酸混凝土外加剂，再与功能性复配材料引气剂、稳泡剂、增稠剂、缓凝剂、防腐剂复配而成的一种轻质陶粒混凝土用外加剂，区别于传统的混凝土外加剂。
26.本发明是凭借其在轻质陶粒混凝土中独特的功能性，使其成为一种可以解决轻质陶粒混凝土中应用过程存在的一些问题，可明显使陶粒混凝土的增稠度增加，混凝土保水性良好，轻质材料振捣后不上浮，混凝土结构均一，同时还以根据操作时间调整陶粒混凝土的凝结时间，混凝土强度稳定，借助聚羧酸类保水剂和高分散性聚羧酸外加剂在水泥离子表面一接枝共聚物的齿形吸附形态达到稳定的分散效果，可以更好的解决施工过程中的轻骨料上浮问题，加快轻质陶粒混凝土的推广应用。
27.本发明涉及的聚羧酸类保水剂是由丙烯酸、丙烯磺酸钠、丙烯酰胺通过自由基水溶液下聚合反应而得，其与聚羧酸类高性能能减水剂配合使用，可使混凝土具备良好的保水能力，混凝土的流变性能，其结构中有大量亲水性基团，这些亲水性基团形成大量的微交联结构，这种分子网络可以吸附大量的水分子，在缺水的环境中又可以将水分子释放出来，可明显改善混凝土的和易性，提高凝胶材料对陶粒骨料的包裹性，改善泌水的现象，使陶粒混凝土在流动性、稠度、可塑性、保水性之间形成一种良好的平衡；高分散性聚羧酸混凝土外加剂是由碳六聚醚大单体、丙烯酸、引发剂、分子量调节剂、还原剂等在特定工艺下合成的聚羧酸类减水剂，其对凝胶材料有着很强的分散性能。
附图说明
28.图1为本发明提出的一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法的带有搅拌的三口烧瓶的结构示意图。
29.图中：1三口烧瓶本体、2支撑架、3第一电动机、4搅拌棒、5第二电动机、6环形齿条、7连接块。
具体实施方式
30.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.注明：
32.1、高分散性聚羧酸外加剂的浓度40％；
33.2、聚羧酸类保水剂的浓度10％；
34.3、引气剂(粉体)：α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)；
35.4、缓凝剂：葡萄糖酸钠；
36.5、增稠剂：改性聚醚纤维素；
37.6、稳泡剂：阴离子型稳泡剂；
38.7、防腐剂：异嚷唑啉酮类防腐剂杀菌剂；
39.上述1、2两种产品为天津市飞龙砼外加剂有限公司合成生产。
40.其余原料为市售采购。
41.实施例一
42.参照图1，一种轻质陶粒混凝土用外加剂，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)10份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)10份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5份、缓凝剂葡萄糖酸钠3份、稳泡剂0.5份、防腐剂0.2份，其余为自来水。
43.其制备方法包括以下步骤：
44.s1：准备带有搅拌的三口烧瓶；带有搅拌的三口烧瓶包括三口烧瓶本体1，三口烧瓶本体1的周边设置有支撑架2，且三口烧瓶本体1放置于支撑架2上，支撑架2上设置有第一电动机3，且第一电动机3的输出轴上设置有搅拌棒4；支撑架2上设置有第二电动机5，且第二电动机5的输出轴上设置有半齿轮，半齿轮啮合有环形齿条6，且环形齿条6滑动安装于支撑架2上，环形齿条6的一侧设置有连接块7，且连接块7上开设有适配槽，三口烧瓶本体1位于适配槽内；第一电动机3用于带动搅拌棒4转动，从而进行搅拌操作，第二电动机5用于带动半齿轮旋转，从而用于根据半齿轮与环形齿条6的啮合关系带动环形齿条6在支撑架2上往复移动，进而带动连接块7往复移动，从而用于根据适配槽与三口烧瓶本体1的配合关系带动三口烧瓶本体1在支撑架2上晃动；
45.s2：在10℃以上在带有搅拌的三口烧瓶中加入自来水，在搅拌下依次加入高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)、聚羧酸类保水剂(含固量10％)、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)、增稠剂改性聚醚纤维素、缓凝剂葡萄糖酸钠、稳泡剂和防腐剂；
46.s3：物料全部加入后继续搅拌30分钟即可制得轻质陶粒混凝土用外加剂。
47.实施例二
48.参照图1，一种轻质陶粒混凝土用外加剂，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)5份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)5份、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)0.1份、增稠剂改性聚醚纤维素1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1份、稳泡剂1份、防腐剂0.1份，其余为自来水。
49.其制备方法包括以下步骤：
50.s1：准备带有搅拌的三口烧瓶；带有搅拌的三口烧瓶包括三口烧瓶本体1，三口烧瓶本体1的周边设置有支撑架2，且三口烧瓶本体1放置于支撑架2上，支撑架2上设置有第一电动机3，且第一电动机3的输出轴上设置有搅拌棒4；支撑架2上设置有第二电动机5，且第
二电动机5的输出轴上设置有半齿轮，半齿轮啮合有环形齿条6，且环形齿条6滑动安装于支撑架2上，环形齿条6的一侧设置有连接块7，且连接块7上开设有适配槽，三口烧瓶本体1位于适配槽内；第一电动机3用于带动搅拌棒4转动，从而进行搅拌操作，第二电动机5用于带动半齿轮旋转，从而用于根据半齿轮与环形齿条6的啮合关系带动环形齿条6在支撑架2上往复移动，进而带动连接块7往复移动，从而用于根据适配槽与三口烧瓶本体1的配合关系带动三口烧瓶本体1在支撑架2上晃动；
51.s2：在10℃以上在带有搅拌的三口烧瓶中加入自来水，在搅拌下依次加入高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)、聚羧酸类保水剂(含固量10％)、引气剂α-烯基磺酸钠(aos)/十二烷基磺酸钠(k12)、增稠剂改性聚醚纤维素、缓凝剂葡萄糖酸钠、稳泡剂和防腐剂；
52.s3：物料全部加入后继续搅拌30分钟即可制得轻质陶粒混凝土用外加剂。
53.实施效果
54.为测试所制备的轻质陶粒混凝土用外加剂的应用效果，参照jgj/t12-2019《轻骨料混凝土应用技术标准》中的松散体积法对页岩陶粒混凝士进行配合比设计。本试验轻质陶粒混凝土外加剂用量为胶凝材料用量的2.5％；各胶凝材料占比分别为：水泥80％，粉煤灰20％。
55.试验材料：
56.水泥：p.o42.5水泥，由天津振兴水泥生产；
57.粉煤灰：一级灰，比表面积450m2/kg，由天津产；
58.粗骨料1：页岩陶粒，连续粒级，由天镇县正兴浮石轻型建材有限公司生产；
59.粗骨料2：页岩陶粒，河北石家庄某陶粒厂生产；
60.细骨料砂：细度模数2.5左右中砂；
61.对比外加剂1：天津市飞龙砼外加剂有限公司生产聚羧酸高性能减水剂，减水率大于25％，固含量40％。
62.对比外加剂2：河北某外加剂公司生产陶粒混凝土外加剂；
63.基准陶粒混凝土的配比为：
64.水泥320kg，粉煤灰80kg，页岩陶粒395，中砂360，水180kg。
65.注明：下列对比样、实施例样品统一折算固含量、同样掺量、同条件进行对比试验，
66.实施例一、实施例二、对比外加剂均稀释为8％的固含量，掺量凝胶材用量2.5％。
67.对比外加剂和轻质陶粒混凝土用外加剂对陶粒混凝土工作性能的影响：
[0068][0069][0070]
试验结果证明：本实施例中制备的轻质陶粒混凝土外加剂可明显改善陶粒混凝土的工作性能和耐久性能，明显使陶粒混凝土的增稠度增加，混凝土保水性良好，轻质材料振
捣后不上浮，混凝土结构均一，同时还以根据操作时间调整陶粒混凝土的凝结时间，混凝土强度稳定，借助聚羧酸类保水剂和高分散性聚羧酸外加剂在水泥离子表面一接枝共聚物的齿形吸附形态达到稳定的分散效果，可以更好的解决施工过程中的轻骨料上浮问题，加快轻质陶粒混凝土的推广应用，该产品性能好，成本低、生产简单，常温物理混合即可，综合效益高，具有广阔的应用前景。
[0071]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种轻质陶粒混凝土用外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂5-10份、聚羧酸类保水剂5-10份、引气剂α-烯基磺酸钠aos 0.1-0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5-1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1-3份、稳泡剂0.5-1份、防腐剂0.1-0.2份，其余为自来水。2.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂6-9份、聚羧酸类保水剂6-9份、引气剂α-烯基磺酸钠aos 0.2-0.4份、增稠剂改性聚醚纤维素0.6-0.9份、缓凝剂葡萄糖酸钠2-3份、稳泡剂0.6-0.9份、防腐剂0.15-0.2份，其余为自来水。3.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂10份、聚羧酸类保水剂10份、引气剂α-烯基磺酸钠aos 0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5份、缓凝剂葡萄糖酸钠3份、稳泡剂0.5份、防腐剂0.2份，其余为自来水。4.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂5份、聚羧酸类保水剂5份、引气剂α-烯基磺酸钠aos 0.1份、增稠剂改性聚醚纤维素1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1份、稳泡剂1份、防腐剂0.1份，其余为自来水。5.一种轻质陶粒混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：准备带有搅拌的三口烧瓶；s2：在10℃以上在带有搅拌的三口烧瓶中加入自来水，在搅拌下依次加入高分散性聚羧酸系外加剂、聚羧酸类保水剂、引气剂α-烯基磺酸钠aos、增稠剂改性聚醚纤维素、缓凝剂葡萄糖酸钠、稳泡剂和防腐剂；s3：物料全部加入后继续搅拌30分钟即可制得轻质陶粒混凝土用外加剂。6.根据权利要求5所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于，所述s1中，带有搅拌的三口烧瓶包括三口烧瓶本体(1)，所述三口烧瓶本体(1)的周边设置有支撑架(2)，且三口烧瓶本体(1)放置于支撑架(2)上，所述支撑架(2)上设置有第一电动机(3)，且第一电动机(3)的输出轴上设置有搅拌棒(4)。7.根据权利要求6所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于，所述支撑架(2)上设置有第二电动机(5)，且第二电动机(5)的输出轴上设置有半齿轮，所述半齿轮啮合有环形齿条(6)，且环形齿条(6)滑动安装于支撑架(2)上，所述环形齿条(6)的一侧设置有连接块(7)，且连接块(7)上开设有适配槽，所述三口烧瓶本体(1)位于适配槽内。8.根据权利要求7所述的一种轻质陶粒混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于，所述第一电动机(3)用于带动搅拌棒(4)转动，从而进行搅拌操作，所述第二电动机(5)用于带动半齿轮旋转，从而用于根据半齿轮与环形齿条(6)的啮合关系带动环形齿条(6)在支撑架(2)上往复移动，进而带动连接块(7)往复移动，从而用于根据适配槽与三口烧瓶本体(1)的配合关系带动三口烧瓶本体(1)在支撑架(2)上晃动。

技术总结

本发明属于混凝土用外加剂领域，尤其是一种轻质陶粒混凝土用外加剂及其制备方法，针对现有的陶粒在混凝土中应用存在的离析泌水问题、收缩与徐变问题和耐久性问题，现提出如下方案，其轻质陶粒混凝土用外加剂包括以下质量份数的原料：高分散性聚羧酸系外加剂(含固量40％)5-10份、聚羧酸类保水剂(含固量10％)5-10份、引气剂α-烯基磺酸钠(AOS)/十二烷基磺酸钠(K12)0.1-0.5份、增稠剂改性聚醚纤维素0.5-1份、缓凝剂葡萄糖酸钠1-3份、稳泡剂0.5-1份、防腐剂0.1-0.2份，其余为自来水，本发明可以更好的解决施工过程中的轻骨料上浮问题，加快轻质陶粒混凝土的推广应用。快轻质陶粒混凝土的推广应用。快轻质陶粒混凝土的推广应用。