[发明专利]一种水下不分散混凝土外加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种水下不分散混凝土外加剂及其制备方法和应用。

背景技术

水下不分散混凝土的研究和应用已有40多年的历史，在水利、桥梁、海洋工程等领域发挥了巨大作用，成为现代混凝土施工技术中一项令人瞩目的专业技术。水泥虽然是水硬性材料，但若将混凝土拌合物直接置于水环境中时，由于水的冲洗作用，骨料将与水泥分离，部分被水带走，部分长期处于悬浮状态，使水泥失去了胶结骨料的能力，这样在水中直接浇筑的混凝土拌合物一般会出现浆骨料分离，进而不能满足工程要求。因此，传统水下混凝土施工要求在于环境水隔离的条件下浇筑，而且浇筑过程不能中断，以减少水的不利影响，但会带来工程量大、造价高和工期长等缺点。

桩基混凝土是一类典型的水下混凝土，由于在施工中都是采用水下灌注的方式，所浇筑的混凝土往往需要提高两个等级来避免由于混凝土在水下出现分散而引起的强度损失，然而长期实践表明，即使标号提高两个等级，水下桩基混凝土的质量仍难以保证，其原因是普通混凝土粘聚性不能满足水下环境的分散效果，混凝土在受水流作用后很容易出现裹水、夹泥甚至断桩。

解决桩基混凝土水下分散问题，需要提高混凝土拌合物的粘稠性，增强抗水洗能力。目前关于具有抗分散性能的外加剂国内外已有相关报道，该种外加剂主要有絮凝剂和辅助剂组成，其中絮凝剂的加入主要提高水泥浆体的粘性，大部分分为水溶性纤维素醚类和水溶性丙烯酸类聚合物，其主要功能都是增加混凝土拌合物的粘稠程度；无论是水溶性纤维素醚或水溶性丙稀酸类、聚丙烯酰胺类等线性聚合物在高离子浓度下粘度降低明显，易发生过掺现象，且其在干燥条件下又会脱水而发生体积收缩，导致混凝土干缩大等缺点也日益显现；辅助剂的主要作用是减少混凝土水下浇筑时的用水量、增加强度、改善混凝土的流动性和降低絮凝剂的掺量，辅助剂主要是由减水剂组成，其需要与絮凝剂有很好的相容性，但关于其系统配比无详细研究。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种水下不分散混凝土外加剂及其制备方法，能有效提高水下混凝土的粘聚性，保证混凝土在水下环境中的强度，有效改善混凝土的工作性能。

具体的技术方案如下：

一种水下不分散混凝土外加剂，组成成份包括：改性絮凝剂溶液、聚羧酸减水剂、消泡剂和引气剂；各组成按质量百分比计为：改性絮凝剂溶液74～92％、聚羧酸减水剂7～25％、消泡剂0.02～0.6％、引气剂0.01～0.5％。

进一步地，所述改性絮凝剂溶液的制备方法：将改性絮凝剂溶于水中，在惰性气体保护下加入引发剂引发聚合反应，反应结束即得到改性絮凝剂溶液；改性絮凝剂是丙烯酰胺与内交联剂聚合而成的三维网状立体结构；该改性絮凝剂的重均分子量为1000万～8000万。

进一步地，所述丙烯酰胺与内交联剂的摩尔比为1：(0.001～0.5)。

进一步地，所述引发剂用量为丙烯酰胺质量的0.1～5％；所述引发剂为氧化还原型引发剂，其中，氧化剂组分和还原剂组分的摩尔比>1:1；所述氧化剂组分为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和双氧水等中的一种或几种；还原剂组分为硫酸亚铁、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、抗坏血酸等中的一种或几种。

进一步地，所述改性絮凝剂溶液的质量分数既固含量为0.5～1.5％，优选1％；该质量分数通过加入去离子水稀释得到。

进一步地，所述聚合反应的反应温度为20～60℃，反应时间为3～6h。

进一步地，所述消泡剂为聚醚消泡剂、乳化硅油和聚醚改性硅氧烷类消泡剂等中的一种或多种；本发明优选聚醚消泡剂。

进一步地，所述引气剂为聚醚引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂和改性三萜皂苷引气剂等中的一种或多种，本发明优选聚醚引气剂。

本发明所述水下不分散混凝土外加剂的制备方法：将改性絮凝剂溶液、聚羧酸减水剂、消泡剂和引气剂按比例混合搅拌均匀，即可得到水下不分散混凝土外加剂。

本发明所述的水下不分散混凝土外加剂是絮凝剂、减水剂以及其他助剂共混后的复配产物，可直接应用于现有常用的水下灌注桩混凝土中，掺量范围为胶凝材料质量的1.5％～3％。