一種高與超高強混凝土降粘劑、其制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于建筑材料的輔助劑，屬于混凝土外加劑類，具體涉及一種能 顯著降低高與超高強混凝土粘度的混凝土降粘劑。
【背景技術】
[0002] 高與超高性能混凝土具有比強度高，負荷能力大，節省資源和能源、耐久性優異的 特點，能滿足土木工程輕量化、高層化、大跨化和高耐久化的要求，是混凝土科技發展的主 要方向之一。高與超高強混凝土在組成上顯著的特點是低水膠比。然而，隨著水膠比的降 低，混凝土拌合物的粘度逐漸增大，引發不易攪拌、難泵送等一系列施工問題，很大程度上 限制了其推廣與應用。如何降低混凝土粘度成為高強與超高強混凝土發展的關鍵問題。
[0003] 納米顆粒具有粒徑較小，比表面積大，比表面能高，具有納米顆粒所特有的小尺寸 效應和表面效應，已廣泛應用與眾多領域。
[0004] 專利201210492201. 9和專利201210129630. X中分別公開了一種稠油納米降粘劑 及其制備方法。該納米降粘劑主要包括納米聚(二乙烯基苯-丙烯酰胺-丙烯酸高碳酯)以 及納米丙烯酸高碳酯、納米二乙烯苯-丙烯酸高碳酯等高分子納米材料，用于降低稠油中 由于含有大量的石蠟、膠質和瀝青質等引起的稠度大問題。
[0005] 專利201010503107. X中公開了一種潤滑油添加劑，采用具有特殊形狀要求的陶 瓷納米顆粒作為主要成分，利用其優異的機械性能、熱穩定性、高熱導率等，有效改善了潤 滑油的摩擦學特性。然而該專利中采用的為橢圓體的納米陶瓷顆粒，并非單一的納米顆粒； 除此之外，該添加劑作用于潤滑油中改善其摩擦學特性而并非水泥混凝土領域改善工作性 能。
[0006] 專利ZL03810958. 1和ZL01821756. 7分別公開了一種無機防填塞劑和無機防附 劑，均是將顆粒型金屬硅酸鹽、二氧化硅、碳酸鹽(碳酸鈣）以及硫酸鹽(水合硫酸鈣或無水 硫酸鈣)分散在樹脂或是堿金屬硅酸鹽溶液中，涂覆在磨具表面形成面涂層。通過形成細小 顆粒，與研磨表面上的磨肩結合，防止磨肩團聚填塞，提高模具研磨性能。該專利主要利用 了金屬鹽的顆粒性特性。
【發明內容】
[0007] 本發明針對目肖U尚與超尚強混凝土粘度大、施工難的缺點，提出一種尚與超尚強 混凝土降粘劑，可有效降低混凝土粘度，并且還具有用量少、成本低以及可提高混凝土力學 性能和耐久性能等特點。
[0008] 申請人經研宄發現：新拌混凝土粘度與漿體中殘余減水劑溶液粘度以及顆粒表面 水層厚度密切相關。漿體中殘余減水劑溶液粘度主要取決于減水劑殘余量，提高減水劑吸 附效率或降低溶液中減水劑含量，即可降低溶液粘度，進而降低混凝土粘度。混凝土中顆粒 表面水膜層厚度與自由水量以及顆粒表面積密切相關，在不改變顆粒表面積的情況下，提 高自由水含量，可增加顆粒表面水膜層厚度，因此可降低混凝土粘度。
[0009] 基于上述研宄，本發明以降低漿體中殘余減水劑溶液粘度以及增加水膜層厚度的 降粘機制為基礎，采用微量納米顆粒，通過其納米顆粒效應提升自由水含量；摻入硫酸鹽和 碳酸鹽不僅通過其強電解質作用降低了減水劑溶液粘度，而且依據其與納米顆粒的協同作 用，可大幅度提升減水劑吸附效率降低減水劑殘余量，因而進一步降低漿體中殘余減水劑 溶液粘度，進而降低混凝土粘度。
[0010] 本發明所述高與超高強混凝土降粘劑，由以下物質按質量百分比組成： 納米顆粒： 0. 5~5% ; 硫酸鹽： 2%~20% ; 碳酸鹽： 1%~4% ; 功能助劑： 0. 1%~2% ; 水： 余星； 所述納米顆粒具有親水性，選自納米二氧化娃、納米碳酸媽、納米金屬氧化物中一種或 兩種任意比例混合，且平均粒徑為5nm~100nm;所述金屬氧化物選自氧化鐵、氧化鋁、氧化 鈦中的任意一種以上以任意比例混合。
[0011] 所述硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀中的一種或兩種任意比例混合； 所述碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀中的一種或兩種以上任意比例混 合； 所述功能助劑包括分散劑和穩定劑，兩者按質量比例80~90 :10~20混合； 所述分散劑選自苯磺酸鈉、腐植酸鈉、聚丙烯酸鈉中的兩種或兩種以上任意比例混 合； 所述穩定劑選自纖維素醚及其衍生物類、生物聚合物、聚丙烯酸酯和締合型聚氨酯中 的一種或兩種以上任意比例混合； 作為優選，本發明所述高與超高強混凝土降粘劑的組成比例為：納米顆粒1、硫酸鹽 12、碳酸鹽1. 4、功能助劑0. 6、水85。
[0012] 本發明所述高與超高強混凝土降粘劑的制備方法如下： (1) 將納米顆粒、功能助劑、水倒入高剪切混合攪拌機，以2000rpm~3000rpm的轉速攪 拌 10?20min ; (2) 將步驟（1)所得混合液采用超聲波分散，分散時間為20~30min ; (3) 將硫酸鹽和碳酸鹽倒入步驟（2)所得分散好的溶液中，采用高剪切攪拌機，以 8000rpm~10000rpm的轉速攪拌5~10min ;即得所述高與超高強混凝土降粘劑。
[0013] 本發明所述的尚與超尚強混凝土降粘劑的應用方法，以0. 1%~〇. 5%慘入尚強或超 高強混凝土中即可。可降低混凝土粘度10°/『30%，顯著改善了混凝土和易性，有效解決高強 與超高強混凝土粘度大、施工難的問題。此外該降粘劑在可提升混凝土力學性能和耐久性 能。
【具體實施方式】
[0014] 為了更充分的解釋本發明的實施，提供下述高與超高強混凝土降粘劑實施實例。 這些實施實例僅僅是解釋，而不是限制本發明的范圍。
[0015] 實施例1 一種高與超高強混凝土降粘劑，由以下物質按質量百分比組成： 納米顆粒 0. 5% 硫酸鹽 15% 碳酸鹽 1.7% 功能助劑 〇. 8% 水 82% 其中，納米顆粒采用親水性納米二氧化娃，平均粒徑50nm ;硫酸鹽采用硫酸鉀；碳酸鹽 采用碳酸氫鈉和碳酸鈉混合，兩者質量比40 :60 ;功能助劑中分散劑采用聚丙烯酸鈉，穩定 劑采用生物聚合物，兩者比例為90:10。
[0016] 將稱量好的納米顆粒、功能助劑、水倒入高剪切混合攪拌機，以3000rpm的轉速攪 拌20min ;然后將攪拌的溶液采用超聲波分散，分散時間為20min ;最后加入硫酸鹽和碳酸 鹽并以8000rpm轉速攪拌5min。
[0017] 實施例2 一種高與超高強混凝土降粘劑，由以下物質按質量百分比組成： 納米顆粒 1% 硫酸