專利名稱：水泥混凝土彩色外加劑及含有該外加劑的彩色鋼纖維砼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥混凝土。
背景技術(shù)：
隨著日益增長的交通量，車輛大型化及重載、超載車的比例不斷增加，交通對路面的使用性能要求越來越高，特別是對道路交通安全、舒適性和環(huán)境保護的期望值更高。因此，道路的路面必須具備優(yōu)良的抗滑性、更好的耐久性，以及低噪聲，并且在潮濕的狀態(tài)下沒有水霧、沒有眩光。在眾多結(jié)構(gòu)類型的路面中，瀝青混凝土路面因具有較多的優(yōu)良的路用性能正逐漸被接受，并已成為高等級公路工程中嶄新的結(jié)構(gòu)形式。但其耐久性能較差仍然是一個技術(shù)難題，尤其是在橋梁伸縮縫上的使用。在橋梁伸縮縫中使用的混凝土，在耐久性方面必須具備這樣的條件1、抗壓、抗折強度高；2、耐沖擊；3、耐磨；4、韌性強；5、抗裂、抗爆。顯然瀝青混凝土不具備上述條件。
交通部“八五”攻關(guān)項目，采用鋼纖維水泥混凝土技術(shù)解決了伸縮縫中使用的混凝土耐久性方面的技術(shù)難題。但是同時卻帶來了安全隱患。伸縮縫的安裝是在已鋪好的瀝青混凝土橋面伸縮縫處切割、開挖、裝伸縮縫，然后用鋼纖維混凝土澆注成型。如此一來，瀝青混凝土的“黑”與鋼纖維水泥混凝土的“白”形成了較大的反差，如同路段上的一段段“拉鎖”。給行駛車輛的駕駛員造成視覺錯誤，極易造成交通安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種水泥混凝土彩色外加劑及含有該外加劑的彩色鋼纖維砼。將這種彩色水泥混凝土應(yīng)用在橋梁伸縮縫上，使瀝青橋面在橋梁伸縮縫處沒有色差，提高行車安全性。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的特點在于水泥混凝土彩色外加劑的原料包括著色劑、分散劑、復(fù)合型早強高效減水劑及膨脹劑；其中，著色劑為鐵黑和碳黑；分散劑為六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉；膨脹劑主要成份為硫酸鉀鋁。
本發(fā)明中，含有以上彩色外加劑的彩色鋼纖維砼的特點是在包括有水泥、黃砂、石料和鋼纖維按常規(guī)配比所成的物料中，加入彩色外加劑，所述彩色外加劑的用量是水泥用量的8％-15％。
本發(fā)明中水泥混凝土彩色外加劑是無機化合物和有機化合物復(fù)合而成的功能型復(fù)合材料，是由功能體(提供物理性能的基本組成單元)和基體組成。其中一、著色劑混凝土的顏色在很大程度上受水泥顏色的支配，除特殊裝飾工藝外，骨料顏色的影響是很小的。使用著色劑對水泥進行著色。著色劑的作用是以不溶于水或溶于介質(zhì)的有色微粒子狀的無機或有機化合物，混合到展色材上，在涂膜或成型物上使之形成一定的色彩。從原理上講，彩色混凝土所產(chǎn)生的色彩是由于極微小的顏料顆粒對可見光的吸收的結(jié)果。本發(fā)明中，著色劑應(yīng)具備以下性質(zhì)1、不應(yīng)有明顯損害水泥的性能。著色劑會不同程度地影響水泥的性質(zhì)(凝結(jié)、硬化、收縮等)，有時是著色劑的材質(zhì)起作用，有時則是著色劑中的雜質(zhì)起作用。
2、色彩濃。著色劑對水泥性質(zhì)的影響隨摻入量的增加而增大，因此，摻入量小而效果大，這就要求色彩濃厚。
3、顆粒細。著色劑中顆粒的細度根據(jù)其種類和制造方法的不同而不同。由于顆粒細度與表面積有關(guān)，顆粒愈細，則著色力愈強，著色力與粒徑的平方成反比。即當(dāng)粒徑減至一半時，則同一著色所需要的著色劑為四分之一。
4、對水的分散性好。著色劑中可分為易溶于水(親水性)和難溶于水(疏水性)兩種，后者在攪拌時易于水泥分離使著色不均勻。另外，著色劑顆粒生成團塊使著色力降低。這時有必要使用親水性表面活性分散劑。
5、耐堿性強。因水泥水化時生成大量氫氧化鈣，含于砼中的水呈強減性，所以，著色劑中的顏料耐堿性不強就易被分解變色。
6、耐光性、耐大氣腐蝕性。因混凝土常年經(jīng)受太陽光、雨、雪等的侵蝕作用，著色劑中的顏料容易分解變色，所以要求顏料有較強的耐光性和耐大氣腐蝕性。
7、不含雜質(zhì)。雜質(zhì)的混入可能會損害水泥的性能，助長發(fā)生粉化。
8、價格低廉。
作為著色劑，鐵黑為合成的水溶性氧化鐵顏料。主要功能是遮蓋被覆物，并涂抹成黑色。碳黑是由石油、天然氣等碳氫化合物經(jīng)高溫不完全燃燒而生成高含碳粉狀物。它是由正六面型網(wǎng)狀平面的層面構(gòu)成。層面與層面之間連接成一個結(jié)合體，并通過范德華引力產(chǎn)生相互凝聚的傾向，其層面邊緣上的氫原子、不配對電子和含氧基團的化學(xué)活性很大，可以與其它物質(zhì)發(fā)生物理吸附和化學(xué)結(jié)合反應(yīng)。不僅可增加水泥混凝土的顏色，而且還可增加混凝土的耐磨性和抗滑性能。
二、分散劑作為分散劑的六偏磷酸鈉對著色顏料起到很好的分散作用。
三、復(fù)合型早強高效減水劑本發(fā)明中包括有萘磺酸鈉甲醛高縮合物、增強劑和催化劑的復(fù)合型早強高效減水劑對水泥混凝土的作用機理有三個方面分散減水作用、化學(xué)——力學(xué)作用，以及對水泥初期水化的抑制作用。主要利用的是其分散減水的作用機理。因?qū)⑺?、著色劑、粗、細集料加水?dāng)嚢韬螅杂幸恍┬跄隣罱Y(jié)構(gòu)包裹著很多拌和水，從而降低了新拌砼的和易性，施工中為了保持所需的和易性，就必須相應(yīng)增加拌和用水量。而用水量的增加會形成過多的孔隙，從而嚴(yán)重影響硬化水泥混凝土的物理化學(xué)性能，導(dǎo)致混凝土的耐久性下降，防水、抗?jié)B性能減弱。摻加復(fù)合型早強高效減水劑之后，由于表面活性劑的定向吸附作用，使水泥膠粒表面上帶有相同符號的電荷，在同性相斥的作用力下，不但使水泥、著色劑——水體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，而且能使水泥著色劑在加水初期所形成的絮狀結(jié)構(gòu)分散解體，從而將絮狀凝聚體內(nèi)的游離水釋放出來，達到減水目的，從而提高混凝土的耐久性。
本發(fā)明采用復(fù)合型早強高效減水劑，其早強和增強效果顯著，減水效果明顯，塑化功能好，能改善新拌混凝土的和易性，對水泥適應(yīng)性良好，對鋼筋無銹蝕作用，對混凝土干縮無不良影響，能顯著提高混凝土的耐久性。經(jīng)檢驗完全符合《混凝土外加劑》GB8076-1997合格品標(biāo)準(zhǔn)。
四、膨脹劑膨脹劑主要功能是補償水泥混凝土收縮、防止水泥混凝土產(chǎn)生裂縫，提高抗裂性和抗?jié)B性。由于水泥砼在濕養(yǎng)護中體積稍有膨脹，濕養(yǎng)護結(jié)束后，就開始收縮，若收縮值大于混凝土的極限延伸值時，則將造成混凝土的開裂。經(jīng)檢驗，完全符合《混凝土膨脹劑》JC476-2001標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明中的水泥混凝土彩色外加劑因具備如下優(yōu)點，適于各種彩色砂漿、各種彩色鋼筋砼制品或砼制品工程，尤其適于瀝青橋面的橋梁伸縮縫。
1、顯著改變水泥混凝土的顏色。
2、減水效果明顯，減水率大，顯著改變水泥混凝土的和易性。
3、減泌效果顯著，減少泌水，改善水泥砼的易和性。
4、增強效果顯著，可以不同程度提高水泥砼各齡期強度。
5、補償收縮效果明顯，顯著改善水泥砼的抗裂性。
6、防水抗?jié)B效果顯著，可大大提高水泥砼防水抗?jié)B性能。
本發(fā)明彩色鋼纖維砼在橋梁伸縮縫中的驗證

具體實施例方式具體實施中，水泥混凝土彩色外加劑中的各成份重量份數(shù)配比為鐵黑100g、碳黑30-60g、六偏磷酸鈉0.4-0.8g、復(fù)合型早強高效減水劑4.0-9.0g、膨脹劑40-50g。
可以具體為鐵黑100、碳黑50、六偏磷酸鈉0.75、復(fù)合型早強高效減水劑8.5、膨脹劑42.5。
其中，復(fù)合型早強減少劑為市售產(chǎn)品，其配料包括β——萘磺酸鈉甲醛高縮合物和增強劑。其中，增強劑為硫酸鈉。以工業(yè)萘為原料，單體經(jīng)濃硫酸磺化，在萘環(huán)β位上磺化，然后以甲醛為催化劑，將磺化單體縮合為一定聚合度大分子。具體配比為β——萘磺酸鈉甲醛高縮合物∶硫酸鈉＝95∶5。
膨脹劑主要成份為硫酸鉀鋁，具體為硫酸鉀鋁和無水石膏。
分散劑也可以是三聚磷酸鈉，但該產(chǎn)品的市售價格較高。
采用525#普通硅鹽水泥、碎石(粒徑5-20mm連續(xù)級配)、黃砂為中砂。
將水泥、黃砂、石料和鋼纖維按常規(guī)配比配方，在所成的物料中，加入彩色外加劑，彩色外加劑的用量是水泥用量的8％-15％，常規(guī)為12％。
如在每立方彩色鋼纖維砼中含有(千克/立方米)水泥500、黃砂757、碎石925、鋼纖維156、水190，彩色外加劑60。
制備工藝如下將鐵黑、碳黑、六偏磷酸鈉、復(fù)合型早強高效減水劑及膨脹劑按要求的量進行計量，配料——攪拌——球磨——過篩——計量——打包——成品——入庫。
使用方法1、根據(jù)工程設(shè)計和對水泥混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求，以及混凝土顏色的深淺，確定所用產(chǎn)品的摻入量。
2、工程現(xiàn)場使用該產(chǎn)品，應(yīng)與砂、石、水泥等一次投入，干拌2分鐘，然后加水?dāng)嚢瑁炔粨酵饧觿┭娱L攪拌時間1-3分鐘。
3、商品砼根據(jù)設(shè)計配合比，可采用泵抽或人工加料的方法。
4、為適應(yīng)氣溫和使用方法的變化，可通過設(shè)計配合比所確定摻入量，微調(diào)節(jié)器±10％左右，以滿足混凝土技術(shù)的要求和工作性。
5、澆注時一定要按施工規(guī)范操作，必須強調(diào)振搗均和密實。
6、在與其它外加劑合用時，應(yīng)先檢驗其兼容性。
7、必須按規(guī)范要求加強養(yǎng)護工作。
本發(fā)明產(chǎn)品試用于京福高速公路——合徐南段、連霍高速公路——安徽段、滬蓉高速公路——合安段等橋梁伸縮縫鋼纖維混凝土中，均取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.水泥混凝土彩色外加劑，其特征是原料包括著色劑、分散劑、復(fù)合型早強高效減水劑及膨脹劑；其中，著色劑為鐵黑和碳黑；分散劑為六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉；膨脹劑主要成份為硫酸鉀鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土彩色外加劑，其特征是所述各成份重量份數(shù)配比為鐵黑100g 碳黑30-60g 六偏磷酸鈉0.4-0.8g復(fù)合型早強高效減水劑4.0-9.0g 膨脹劑40-50g。
3.一種含有權(quán)利要求1所述彩色外加劑的彩色鋼纖維砼，其特征在包括有水泥、黃砂、石料和鋼纖維按常規(guī)配比所成的物料中，加入彩色外加劑，所述彩色外加劑的用量是水泥用量的8％-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色鋼纖維砼，其特征是在每立方彩色鋼纖維砼中含有(千克/立方米)水泥500、黃砂757、石料925、鋼纖維156、水190和彩色外加劑60。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的彩色鋼纖維砼，其特征是所述水泥為普通硅酸鹽水泥，所述石料為粒徑在5-20mm的碎石。
全文摘要
水泥混凝土彩色外加劑及含有該外加劑的彩色鋼纖維砼。外加劑由著色劑、分散劑、復(fù)合型早強高效減水劑及膨脹劑組成；具體以鐵黑和碳黑為著色劑、以六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉為分散劑，膨脹劑主要成份為硫酸鉀鋁。本發(fā)明作為水泥混凝土的外加劑可以顯著改變水泥混凝土的顏色，改善水泥混凝土的性能，用于高速公路中瀝青橋面的橋梁伸縮縫，通過減少橋面與橋梁伸縮縫之間在顏色上的差異，有效地提高行車安全性。
文檔編號C04B14/38GK1473786SQ02138108
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月10日
發(fā)明者王文炳, 梁昌保 申請人:王文炳, 梁昌保, 黃學(xué)文, 黃偉