混凝土高效减水缓凝保塑剂

1.一种采用常用减水组分的高效减水缓凝保塑剂，其特征在于：它是 由工业纯度的缓凝保塑组分和公知的减水组分复合而成；其组成比 例为：缓凝保塑组分2％～10％，减水组分90％～98％；所述的缓凝保 塑组分为氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸或聚丙烯酸。
2.一种生产权利要求1所述的高效减水缓凝保塑剂的方法，其特征在 于，在高效减水剂生产过程中的磺化或中和时按照缓凝保塑组分 2％～10％和减水组分90％～98％的比例将缓凝保塑组分掺入到减水组 分中，其温度、压力和时间均按高效减水剂原生产工艺参数控制； 或者按照缓凝保塑组分2％～10％和减水组分90％～98％的比例直接 复合成水剂，温度为10℃～40℃，压力为常压，水剂的浓度为 10％～40％，强力搅拌10min～30min。
3.权利要求1所述的高效减水缓凝保塑剂用于高气温条件下施工的混 凝土、大体积混凝土、商品混凝土和各种高性能混凝土的减水缓凝 保塑。

本发明涉及一种混凝土高效减水缓凝保塑剂，亦称为代号为N-2000的混凝土外加剂(保塑 剂)，属建筑材料领域。\n为了改善新拌混凝土的工作性能、提高混凝土强度和耐久性能，高效减水剂在混凝土中的 应用越来越普遍，它已成为现代混凝土继水泥、骨料和水三大组分的又一组成材料。但是，由 于存在高效减水剂与水泥的兼容性问题以及混凝土水灰比降低、混凝土长远距离运输和较高气 温条件下施工等诸方面原因，易导致新拌混凝土坍落度损失，从而直接影响混凝土工程质量 (P.C.Aitcin，High Performance Concrete Science and Technology，Published by E&FN Spon 1997)。\n在以往的混凝土施工中，解决新拌混凝土坍落度损失常常采用以下两种措施(冯乃谦，高性 能混凝土，中国建筑工业出版社，1996)：一是在掺加高效减水剂的同时添加缓凝剂，常用的缓 凝剂有木质素磺酸盐(如木钙)，糖类(如糖钙或糖)，酸类(如磺基水杨酸)，盐类(如磺基水杨酸钠、 三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等)；二是以增加混凝土中水泥浆用量的方法来提高新拌混凝土初始坍 落度，以此来弥补新拌混凝土坍落度损失。这两种方法都存在着技术和经济两个方面的问题， 前者通过添加缓凝剂延缓新拌混凝土的初凝时间以减小新拌混凝土坍落度损失，由此出现的问 题是不仅在高气温条件下对抑制新拌混凝土坍落度损失的效果不明显，甚至失效，而且会导致 硬化混凝土早期强度降低；另外，在混凝土生产过程中添加多种外加剂，不便于质量控制。后 者水泥浆用量的增加，不仅经济上是不合理的，而且将严重影响混凝土的耐久性能，解决新拌 混凝土坍落度损失问题绝不能以牺牲混凝土的耐久性为代价。\n本发明的目的是：为了克服新拌混凝土坍落度损失和混凝土生产过程中通过添加多种缓凝 剂而造成混凝土性能降低，更为了解决现行的添加多种缓凝剂且在高温条件下延缓新拌混凝土 坍落度损失效果不明显问题，寻找一种既经济、适用又能克服上述不足的混凝土高效减水缓凝 保塑剂。\n为实现本发明目的，所采取的技术措施是：针对混凝土高效减水剂应用中的问题，利用缓 凝保塑组分氨基三甲叉膦酸即ATMP、羟基乙叉二膦酸即HEDPA、聚丙烯酸即PAA对钙、镁离 子的优异螯合作用，延缓水泥浆体中水化产物Ca(OH)2的结晶，从而达到延缓新拌混凝土初凝 时间、保持新拌混凝土坍落度在一定时间内基本不损失的目的。本发明通过在产品代号为FDN、 NF、NNO、UNF、AF、SN萘磺酸盐甲醛缩合物系列高效减水剂中，按一定比例和相应工艺复 合新的缓凝保塑组分ATMP、HEDPA或PAA，得到了混凝土高效减水缓凝保塑剂N-2000。N-2000 系列高效减水缓凝保塑剂中减水组分为90％～98％，缓凝保塑组分为2％～10％。N-2000系列高效 减水缓凝保塑剂的生产工艺为：在高效减水剂生产过程中的磺化或中和阶段按比例掺入缓凝保 塑组分，其温度、压力和时间均按高效减水剂原生产工艺参数控制；缓凝保塑组分也可与减水 组分按比例直接复合成水剂，温度为10℃～40℃，压力为常压，水剂的浓度为10％～40％，强力 搅拌10min～30min。\n与已有技术相比较，本发明已达到的技术效果：本发明首次将ATMP、HEDPA、PAA作为 缓凝保塑组分应用于混凝土中，并与上述减水组分复合构成了N-2000系列高效减水缓凝保塑剂。 本发明技术经湖北省科学技术情报所检索中心国内国际联机查新检索认为，“未见委托查新检索 项目相关文献报道”。\nN-2000系列高效减水缓凝保塑剂技术性能特点如下： 1.本发明产品各项技术性能指标满足GB8076-1997《混凝土外加剂》国家标准一级品要求，   检测结果见表1。 2.通过调节保塑组分的含量，使该产品能适应混凝土在不同的季节合理地进行施工，这是该   产品区别与同类产品的特征之一；保塑组分决定了该产品在高气温低湿度条件下能使混凝   土拌和物更好地达到所要求的缓凝保塑效果，这是该产品区别与其它同类产品的又一个重   要特征。 3.采用基准水泥添加本发明产品(0.5～1.0％)×C时(占水泥重量的百分数)，减水率＞18％，本   发明产品的常规掺量为(0.5～1.0％)×C。 4.本发明产品可使混凝土减水率与强度协调发展，混凝土早期抗压强度提高25％以上，后期   强度稳定发展，特别是混凝土90天强度与基准混凝土相比，仍有较大的增长率，试验结果   见表1。 5.根据施工要求和施工条件，使用本发明产品的新拌混凝土凝结时间是可控的，掺有本发明   产品的新拌混凝土初凝时间延缓3～12小时，本发明产品对新拌混凝土初凝时间的延缓作用   受气温影响较小，且初凝与终凝的时间差与基准混凝土基本相同，这就意味着使用本发明   产品不影响混凝土早期强度发展，试验结果见表1。 6.采用本发明产品制备的混凝土具有大流态、高保塑的特点。新拌混凝士的坍落度一般   150～240mm，温度25℃，相对湿度70％时，新拌混凝土坍落度3～4小时基本不损失，试验   结果见表2。 7.本发明产品与水泥有良好的兼容性(适应性)，试验结果见表2。 8.本发明产品与引气剂的复合性能好，如与松香热聚物、PC-2、DH9s、AEA202等引气剂复   合，能充分发挥本发明产品的高效减水作用、缓凝保塑作用和引气剂的引气作用，即具有   复合产生的协同效应，当两者复合使用时，新拌混凝土的初凝时间比单独使用本发明产品   相应延缓0.5～1.0小时。 9.掺本发明产品混凝土的抗冻、抗渗等耐久性指标，对于R90150D100S8，掺粉煤灰40％，在28   天龄期即能满足设计要求，提高了混凝土的耐久性能，试验结果见表4。 10.使用本发明产品的混凝土，由于降低了胶凝材料的用量，减少了大体积混凝土的温升，对   混凝土温控及抗裂性能有较大的提高，并能取得一定的经济效果，试验结果见表4。\n                            表1 N-2000检测结果   试样名称          N-2000     掺量              0.6％   检验方法   GB8076-     1997   水泥品种 基准水泥525#     检测条件     标准温度           检测项目          标准一等品指标           检测结果            减水率             ≥12％              19％           泌水率比             ≤100％               0            含气量             ≤4.5％              0.9％ 凝结时间差   (min)     初凝             ＞90               220     终凝               …               300 抗压强度比     3d             ≥125％              165％     7d             ≥125％              155％     28d             ≥120％              141％     90d               …              120％     收缩率比             ≤135％              1□％     钢筋锈蚀          注明对钢筋无锈蚀危害           无锈蚀危害 结论：检测结果达到国家标准一等品要求。\n表2掺N-2000和同类产品的新拌混凝士坍落度经时性变化与温度及水泥品种的关系比较     水泥品种 试验温度           掺N-2000/掺FDN-5新拌混凝土坍落度经时性变化(mm)     0h     1h     2h     3h     4h   一冶P.O 525#     23℃    202/180    185/90    185/15    185/-    180/-     37℃    185/120    180/40    180/-    170/-    125-   郑铝P.O 525#     35℃    170/-    160/-    160/-    165/-     -   沙洋P.O 525#     34℃    165/-    165/-    165/-    160/-     -   华新P.O 525#     34℃    195/165    195/60    185/25    180/-     -     36℃    200/-    200/-    210/-    200/-     -   嘉华P.O 425#R     34℃    180/-    175/-    170/-    165/-     -   南方P.II 525#     34℃    200/-    190/-    180/-    170/-     -     表注 N-2000和FDN-5掺量均为0 8％，水泥用量为400～500kg/m3，W/C为0.34～0.40，粗 中砂，碎石Dm为5～31.5mm。\n下面是本发明的实施例，仅用来说明本发明的实施。\n实施例1：采用本发明技术配制N-2000高效减水缓凝保塑剂。\n在温度25℃、1atm条件下，在2000ml洗净干燥的玻璃容器中首先称取FDN粉末28.8g， 然后将固含量50％的ATMP液体2.4g倒入其中，再加水968.8g，用玻璃棒搅拌至FDN粉末充 分溶解、形成均匀溶液为止。该溶液即为30％浓度的N-2000高效减水缓凝保塑剂。\n实施例2：采用例1的高效减水缓凝保塑剂配制三峡水利枢纽工程大坝混凝土。\n 表3混凝土设计参数 试验 编号    混凝土设计       要求 级 配   水   胶   比 坍落   度 (cm) 用水量 (kg/m3) 粉 煤 灰 (％) 砂率 (％)    外加剂(％) 胶凝材料(kg/m3) N- 2000   DH9   水泥 粉煤灰  1-3   大坝内部 R90150D100S3 三   0.55   3-5   104   40   31   0.5  0.012     113     76  1-4 四    88   26      96     64  2-3   大坝基础 R90200D150S10 三   0.50   102   35   31  0.012     133     71  2-4 四    88   26     114     62  3-3   水上水下外     部 R90200D250S10 三   0.50   102   25   30  0.011     153     51  3-4 四    88   25     132     44  4-3   水位变化区     外部 R90250D250S10 三   0.45   104   30   30  0.011     162     69  4-4 四    90   25     150     50  表注                         N-2000掺量以固体含量计，本表数据由宜昌青云水利水电联营公司提供。\n表4掺例1的N-2000混凝土试验实测结果 试 验 编 号 气 温 (℃) 新拌混凝土工作     性   凝结时间   (h：min)     抗压强度(MPa)   抗拉强度     (MPa) 抗渗 标号 抗冻 标号  坍落   度   (cm)   粘   聚   性   析   水   初凝   终凝     7d   28d   90d   28d   90d   1-3   26   8.0   好   少    -     -   11.8   16.8   29.7    -    - ＞S8   ＞  D100   1-4   27   4.2   好   少 13：05  18：45   12.1   20.1   27.8   1.78   2.59   2-3   24   4.3   好   少 12：30  17：20   14.0   21.7   33.5   1.08   2.85 ＞S10   ＞   D150   2-4   21   4.4   好   少 12：00  18：30   17.6   26.5   39.0   2.65   3.13   3-3   25   6.0   好   少    -     -   20.5   28.2   43.7   2.90   3.29 ＞S10   ＞   D250   3-4   24   3.8   好   无 11：10  14：55   20.8   33.1   45.8   2.75   3.28   4-3   22   5.0   好   少 10：00  14：40   22.3   33.0   44.7   3.05   3.65 ＞S10   ＞   D250   4-4   23   4.2   好   少 14：00  17：30   26.0   39.5   52.6   3.00   3.66      表注               本表数据由宜昌青云水利水电联营公司试验室提供(96量认国字K1502号)\n由表4可见，采用本发明产品制备三峡工程混凝土，其各项性能指标均超过设计要求。\n实施例3：中国第一冶金建设公司采用例1的N-2000制备混凝土工程实例。\n原材料：一冶P.O 525#水泥，巴河中砂，5～31.5mm石灰岩碎石，N-2000掺量为水泥重量的 0.6％。试验结果见表5。\n表5掺例1的N-2000混凝土试验实测结果   试验   编号        混凝土配合比          坍落度经时性变化(mm)                抗压强度(MPa) 水∶水泥∶砂∶石∶FDN-           9001    0h    1h    2h    3h       3d       7d        28d     0  0.48∶1∶1 37∶2.56∶0    85    -    -    -     20.4/100     26.4/100     32.8/100     1   0.42∶1∶1.49∶2.44∶          0.006   190   180   170   160     30.2/148     38.3/145     46.7/142   表注           N-2000掺量以固体含量计，坍落度经时性变化试验温度为35℃，抗压强度试验为标准条件。\n由表5可见，掺例1的N-2000新拌混凝土在35℃气温条件下，经过1小时后，坍落度损失 5％，2小时损失11％，3小时损失16％。