专利名称：：一种混凝土用抗扰抗裂剂及其制备方法
技术领域：
：本发明属于建筑材料领域，涉及混凝土外加剂、混凝土抗扰动技术，涉及改善混凝土抗扰抗裂性能的方法。
背景技术：
：我国西部地区幅员辽阔，桥梁数量巨大，建筑材料大量使用的均为混凝土，随着国家对西部开发的不断地深入，西部的交通流量也在不断的增加。由于其中很多桥梁均是在上世纪60年代到70年代期间建设的桥梁，已经无法满足现在交通的要求，因此需要加固和改造。如何在交通不中断的条件下对其进行改造成为现在的一个课题。目前常用加固混凝土有喷射混凝土、自密实混凝土和快硬混凝土。喷射混凝土是借助于喷射机械将混凝土高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。它一般采用较小的水灰比，且具有较高的强度和良好的耐久性，与砖、石、混凝土及钢材等有很高的粘结强度，喷射混凝土多用于修复因地震、腐蚀、超载、振动等原因引起的建筑结构损害。自密实高性能混凝土是在较低水胶比条件下，通过复合高效外加剂，合理使用粉煤灰等活性掺合料，优化混凝土集料的级配而配制出的比一般高流态混凝土的流动性更好，具备更良好的流动性、穿越钢筋能力、抵抗分离能力的新型材料。自密实混凝土在施工中仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落，具有均勻自密实成型性能，同时硬化后具有优良的力学性能和耐久性能。这些性能可以解决加固工程中的问题。特快硬混凝土采用一些特殊材料，如快硬硫铝酸盐水泥、钢纤维，促硬剂等，满足新旧混凝土的粘结力强，强度发展快，收缩量小，抗裂性强，耐久性好等性能，用于铁路、公路桥梁的抢修加固和路面、巧妙的快速修补。当今国省干线，在役桥梁由于交通运输量及汽车载重量吨位的增加，桥梁病害日趋严重，工程养护部门需要及时养护与加固。但由于交通量较大，封闭交通会增加车辆绕行距离，社会影响较大，有时候根本不允许封闭交通。西部地区的交通条件使得我们更不能中断交通去对桥梁加固，需要研究运用抗扰动混凝土对需修补的桥梁进行加固。研究抗扰动混凝土具有很明显的经济效应，因为中断交通的时间越长，带来的经济损失越大，有数据统计，中断交通一小时的经济损失就达到数百万，因此若能改善混凝土抗扰动的性能则能避免该损失。
发明内容本发明提供一种配制混凝土用抗扰抗裂剂的方法。具体操作方法如下所述A本抗扰抗裂剂主要由两部分组成，分别为液态组分和固态组分。液态组分包括能调节混凝土凝结时间的调凝剂，如新型复合液态调凝剂(主要成分为硫酸铝和氟化钠)，和具有早强功能的醇胺类外加剂如三乙醇胺，其他可行的外加剂有三异丙醇胺、二乙醇胺，固态组分包括含自愈合功能的膨胀功能外加剂硫铝酸盐熟料_明矾石膨胀功能外加剂，其他可行的有石灰系膨胀功能外加剂、复合型膨胀功能外加剂，和有抗裂功能的纤维功能外加剂如聚丙烯纤维，其他可行的有与其功能相似的有机纤维类功能外加剂，和粉体早强外加剂如NaCl，其他可行的有外加剂氯化钙、氯化钾、氯化铝等氯盐类早强剂。B配制抗扰抗裂剂的液态组分，按质量比(250-350)1的比例混合调凝剂和醇胺类外加剂，不同类型的调凝剂和醇胺类外加剂比例根据与提供的试剂具有相似的调凝效果(主要根据混凝土初凝至终凝时间段来判断)和早强效果(主要根据混凝土早期强度来判断)来进行调试，主要缩短混凝土的受扰期和提高混凝土早期强度。C配制抗扰抗裂剂的固态组分，将膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂按质量比(40-60)1(4-6)的比例混合均勻，不同类型的膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂比例根据与提供的试剂具有相似的膨胀效果(主要根据混凝土强度发展情况来判断)、抗裂效果(主要根据混凝土表面裂缝面积来判断)和早强效果(主要根据混凝土早期强度来判断)来进行调试，主要用来改善混凝土的自愈合能力、抗裂性和早期强度。D使用时将液态组分和固态组分按质量比1(1-2)比例混合均勻，对于对凝结时间有比较高要求可适量提高液态组分所占比例，对膨胀效果和抗裂效果有较高要求可以适量提高固态组分。进一步，在步骤B中，调凝剂和醇胺类外加剂按质量比(250-350)1的比例混合，通过高速搅拌机(1100-1600转/分)搅拌混合均勻，放置在封闭容器中。在步骤C中，膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂按质量比(40-60)1(4-6)的比例混合，通过高速搅拌机(1100-1600转/分)搅拌混合均勻，并进行干燥处理。在步骤D中，液态组分和固态组分按质量比1(1-2)的比例混合，然后即可用在混凝土上。本发明中，调凝剂利用化学反应，使混凝土浆体迅速凝结，缩短混凝土的受扰期(在这一时期，混凝土受到扰动后强度损失较大，根据大量试验结果表明，该时期主要是在混凝土初凝至终凝时间段)。醇胺类外加剂和粉体早强剂复合主要是用以提高混凝土早期强度；膨胀功能外加剂利用在混凝土凝结硬化过程生成具有一定膨胀特性的物质如钙钒石，用于提高混凝土受扰后的自愈合率(自我修复能力)；抗收缩性聚丙烯纤维有助于减少混凝土的渗水，并降低其在塑性状态下的收缩率，因此用于提高混凝土的抗裂性。具体实施例方式下面结合实例作进一步详细说明实例一一种符合抗扰抗裂标准的混凝土，设计强度等级为C40。配制抗扰抗裂剂液态成分，调凝剂(主要影响混凝土调凝时间，根据具体施工要求可改变掺量，提高掺量可以减少混凝土初凝至终凝时间差，掺量范围是4%8%，最佳掺量为6%)有效含量(6%)和三乙醇胺(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围0.01%0.06%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.02%)有效含量(0.02%)按质量比(3001)的比例混合。通过高速搅拌使其混合均勻，制备得到抗扰抗裂剂液态组分。配制抗扰抗裂剂固态组分，膨胀功能外加剂(主要影响混凝土自我修复能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是4%12%内提高掺量可以提高混凝土自我修复能力，最佳掺量为9%)有效含量(9%)、纤维功能外加剂(主要影响混凝土抗裂能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%0.5%内提高掺量可以提高混凝土抗裂能力，最佳掺量为0.2%)有效含量(0.2%)和NaCl(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%1.5%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.9%)有效含量(0.9%)按质量比(5015)的比例混合。选用42.5普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，胶凝材料、骨料、砂、抗扰抗裂剂固态组分按照表1所示质量比混合，抗扰抗裂剂液态组分与水混合，加入搅拌机搅拌均勻。表1掺抗扰抗裂的C40混凝土推荐配合比(每立方米)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>根据表1配合表所成型的混凝土初凝到终凝时间差缩短了3个小时，即受扰期缩短了3个小时，减少了混凝土受扰的概率，提高了混凝土受扰性；在受扰动的情况下混凝土后期强度可以达到未受过扰动的混凝土强度的95%，很大程度上改善了混凝土的自愈合率，提高了混凝土受扰性；表面裂缝面积减少了50%，增强了混凝土的抗裂性，提高了混凝土受扰性。实例二配制抗扰抗裂剂液态成分，调凝剂(主要影响混凝土调凝时间，根据具体施工要求可改变掺量，提高掺量可以减少混凝土初凝至终凝时间差，掺量范围是4%8%，最佳掺量为6%)有效含量(3%))和三乙醇胺(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围0.01%0.06%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.02%)有效含量(0.02%)按质量比(1501)的比例混合。通过高速搅拌使其混合均勻，制备得到抗扰抗裂剂液态组分。配制抗扰抗裂剂固态组分，膨胀功能外加剂(主要影响混凝土自我修复能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是4%12%内提高掺量可以提高混凝土自我修复能力，最佳掺量为9%)有效含量(6%)、纤维功能外加剂(主要影响混凝土抗裂能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%0.5%内提高掺量可以提高混凝土抗裂能力，最佳掺量为0.2%)有效含量(0.1%)和NaCl(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%1.5%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.9%)有效含量(0.9%)按质量比(60110)的比例混合。选用42.5普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，胶凝材料、骨料、砂、抗扰抗裂剂固态组分按照表2所示质量比混合，抗扰抗裂剂液态组分与水混合，加入搅拌机搅拌均勻。表2掺抗扰抗裂的C40混凝土推荐配合比(每立方米)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据表2配合表所成型的混凝土初凝到终凝时间差缩短了2个小时，即受扰期缩短了2个小时，减少了混凝土受扰的概率，提高了混凝土受扰性；在受扰动的情况下混凝土后期强度可以达到未受过扰动的混凝土强度的80%，比较大程度上改善了混凝土的自愈合率，提高了混凝土受扰性；表面裂缝面积减少了25%，增强了混凝土的抗裂性，提高了混凝土受扰性。实例三配制抗扰抗裂剂液态成分，调凝剂(主要影响混凝土调凝时间，根据具体施工要求可改变掺量，提高掺量可以减少混凝土初凝至终凝时间差，掺量范围是4%8%，最佳掺量为6%)有效含量(8%)和三乙醇胺(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围0.01%0.06%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.02%)有效含量(0.02%)按质量比(4001)的比例混合。通过高速搅拌使其混合均勻，制备得到抗扰抗裂剂液态组分。配制抗扰抗裂剂固态组分，膨胀功能外加剂(主要影响混凝土自我修复能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是4%12%内提高掺量可以提高混凝土自我修复能力，最佳掺量为9%)有效含量(12%)、纤维功能外加剂(主要影响混凝土抗裂能力，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%0.5%内提高掺量可以提高混凝土抗裂能力，最佳掺量为0.2%)有效含量(0.4%)和NaCl(主要影响混凝土早期强度，根据具体施工要求可改变掺量，在掺量范围是0%1.5%内提高掺量可以提高混凝土早期强度，最佳掺量为0.9%)有效含量(0.9%)按质量比(3012)的比例混合。选用42.5普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，胶凝材料、骨料、砂、抗扰抗裂剂固态组分按照表3所示质量比混合，抗扰抗裂剂液态组分与水混合，加入搅拌机搅拌均勻。表3掺抗扰抗裂的C40混凝土推荐配合比(每立方米)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根据表3配合表所成型的混凝土初凝到终凝时间差缩短了3.2个小时，即受扰期缩短了3.2个小时，减少了混凝土受扰的概率，提高了混凝土受扰性；在受扰动的情况下混凝土后期强度可以达到未受过扰动的混凝土强度的94%，很大程度上改善了混凝土的自愈合率，提高了混凝土受扰性；表面裂缝面积减少了60%，增强了混凝土的抗裂性，提高了混凝土受扰性。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。权利要求一种混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于抗扰抗裂剂中包括调凝剂，利用化学反应，使混凝土浆体迅速凝结，缩短混凝土的受扰期；醇胺类外加剂，用以提高混凝土早期强度；膨胀功能外加剂，在混凝土凝结硬化过程使混凝土产生可控制的膨胀以减少收缩，用于提高混凝土受扰后的自愈合率；粉体早强剂，用以提高混凝土早期强度；纤维功能外加剂，有助于减少混凝土的渗水，并降低其在塑性状态下的收缩率，用于提高混凝土的抗裂性。2.根据权利要求1所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于该抗扰抗裂剂包括液态组分和固态组分，液态组分包括调凝剂和醇胺类外加剂，固态组分包括膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂。3.根据权利要求2所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于所述抗扰抗裂剂液态组分和固态组分的质量比为23。4.根据权利要求1所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于醇胺类外加剂是三乙醇胺或三异丙醇胺或二乙醇胺。5.根据权利要求1所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于所述纤维功能外加剂是混凝土专用抗收缩性聚丙烯纤维。6.根据权利要求2所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于所述液态组分包括质量比例为3001的调凝剂和醇胺类外加剂。7.根据权利要求2所述的混凝土用抗扰抗裂剂，其特征在于所述固态组分包括质量比例为5015的膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂。8.权利要求1所述的混凝土用抗扰抗裂剂的制备方法，其特征在于(1)配制抗扰抗裂剂的液态组分，按质量比(250-350)1的比例混合调凝剂和醇胺类外加剂；(2)配制抗扰抗裂剂的固态组分，将膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂按质量比(40-60)1(4-6)的比例混合均勻(3)使用时将液态组分和固态组分按质量比1(1-2)比例混合均勻，对于对凝结时间有比较高要求可适量提高液态组分所占比例，对膨胀效果和抗裂效果有较高要求可以适量提高固态组分。9.根据权利要求8所述的混凝土用抗扰抗裂剂的制备方法，其特征在于在步骤(1)中，调凝剂和醇胺类外加剂按质量比(250-350)1的比例混合，通过高速搅拌机以1100-1600转/分的速度搅拌混合均勻，放置在封闭容器中；在步骤⑵中，膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂按所述比例混合，通过高速搅拌机以1100-1600转/分的速度搅拌混合均勻，并进行干燥处理。全文摘要一种混凝土用抗扰抗裂剂，包括调凝剂，缩短混凝土的受扰期；醇胺类外加剂，用以提高混凝土早期强度；膨胀功能外加剂，用于提高混凝土受扰后的自愈合率；粉体早强剂，用以提高混凝土早期强度；纤维功能外加剂，用于提高混凝土的抗裂性。该抗扰抗裂剂包括液态组分和固态组分，液态组分包括调凝剂和醇胺类外加剂，固态组分包括膨胀功能外加剂、纤维功能外加剂和粉体早强剂。其制备方法包括配制抗扰抗裂剂的液态组分，配制抗扰抗裂剂的固态组分，使用时将液态组分和固态组分按比例混合均匀。本发明可用于改善混凝土的抗扰抗裂性能，使混凝土在桥梁修补上发挥更大的作用，是一种可大量生产、配方可控、产品多样性的外加剂。文档编号C04B24/12GK101805143SQ20101012330公开日2010年8月18日申请日期2010年3月12日优先权日2010年3月12日发明者张悦然,张永娟,张雄申请人:同济大学