CN109777570A - 一种新型混凝土泵送管道润滑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型混凝土泵送管道润滑剂，由以下组分按重量百分比组成：聚丙烯酰胺4~8%；纤维素醚2~6%；促溶剂30~50%；减阻微球36~60%。使用的减阻微球为具有较高强度、表面光滑的无机微球，能够明显降低混凝土与管道之间的摩擦阻力。本发明所述的混凝土泵送管道润滑剂具有成本低，溶解迅速，绿色环保，易于现场施工应用，可大幅降低混凝土泵送阻力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种新型混凝土泵送管道润滑剂。
背景技术
现代建筑工程规模日益庞大，为满足快速施工的需要，几乎所有现场浇筑的混凝土都采用了泵送施工工艺。在混凝土泵送施工中，为降低混凝土堵塞风险和减轻管道磨耗损失，需要预先对管道进行润滑处理。传统技术上，水泥砂浆是很好的管道润滑材料。采用水泥砂浆润滑管道具有技术简单、就地取材的优点。然而，采用水泥砂浆润滑管道需要耗费人力、物力、财力去生产，该技术具有两个难以克服的缺点：一是水泥砂浆用量大，单次润管通常需要数方水泥砂浆。水泥砂浆价格本身数倍于混凝土，且需要在拌合站生产后运输至入泵处，成本高，经济效益差；二是受监管日益严格的环保压力影响，润管后的水泥砂浆不得随意弃置，需要找寻渠道进行专门处理，增加了现场施工难度和成本。
近年来，针对水泥砂浆润滑管道技术存在的上述问题，国内已有单位寻求新的技术解决途径，研发了高分子管道润滑剂产品替代水泥砂浆，并得到了应用，产生了较好的经济和环保效益。研究者提出了管道润滑剂组分选择的五项原则：①具有表面张力和粘度大的物质，以提高管道润滑剂在泵管内表面的黏附力；②具有增加水的湿滑性的物质，以提高水对泵机和泵管的润湿和润滑作用；③具有提高高分子溶解速度的物质；④各组分间具有良好的相容性，且对混凝土质量和环境没有危害性；⑤各组分价格适宜，来源广泛，以利于推广。
基于上述原则，CN106047450A公开了一种应用于混凝土管道输送的润管剂，该润管剂由聚丙烯酰胺40-60份、羟乙基纤维素35-55份、拉开粉3-7份、缓凝剂2-6份组成；CN106085572A公开了一种混凝土泵送润管剂，其组成为聚丙烯酰胺30-55%、碳酸钠35-50%、无水硫酸钠5-30%、氢氧化钠1-5%；CN103074145A公开了一种用于泵送混凝土管道的润滑剂，其组成为丙烯酰胺类聚合物100份、纤维素醚25-150份、无机盐促溶剂500-1000份、亲水型表面活性剂0-20份。上述高分子管道润滑剂具有绿色环保、节能减排、提高泵送性能的优点，然而，目前的管道润滑剂产品高分子用量较高，导致本身成本较高，且单纯依靠高分子溶液减阻效果还有待进一步提高。另一方面，当少量润滑剂溶液混入混凝土中时，即会降低混凝土的强度。
因此，开发一种成本较低且减阻率大的新型混凝土泵送管道润滑剂有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于通过引入新型减阻成分，减少高分子聚丙烯酰胺和纤维素醚的用量，在降低润滑剂成本的同时，进一步降低混凝土的泵送阻力。同时，利用减阻成分中含有可与混凝土发生二次水化反应的活性二氧化硅这一特性，降低润滑剂溶液对混凝土强度的影响。
本发明的研究者经过大量实验发现，在聚丙烯酰胺和纤维素醚的混合溶液中加入微球，可以显著降低溶液的粘度，且微球用量越高，粘度降低越显著。据此推断，减阻微球可以很好地起到“滚珠”效应。管道润滑剂使用时，将管道润滑剂溶解于水中，溶液具有一定的粘度，微球可均匀分散并悬浮于溶液中，从而形成均匀的悬浮体系。润管后管道润滑剂溶液可在泵管内壁形成一层润滑层，当混凝土沿泵送方向运动时，微球可以起到“滚珠”效应，从而进一步降低混凝土的泵送阻力。另外，大量研究结果表明，当混凝土中掺入超细粉体，可以增加混凝土的密实性，当超细粉体可与混凝土发生二次水化反应时，可保证混凝土后期强度缓慢增长。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型混凝土泵送管道润滑剂，由以下组分按重量百分比组成：聚丙烯酰胺4~8%；纤维素醚2~6%；促溶剂30~50%；减阻微球36~60%。
所述聚丙烯酰胺分子量为1200万~1800万。聚丙烯酰胺水溶液具有较好的减阻作用，能够降低混凝土的泵送阻力。当分子量过低时，减阻作用不明显，此时通过增加聚丙烯酰胺用量提高减阻作用，会造成成本过高。当分子量过高时，则溶解时间过长。因此本发明优选分子量为1200万~1800万。所述纤维素醚选自羧甲基纤维素、羟乙基羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种以上的任意组合。所述促溶剂为氯化钠、硫酸钠、硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或两种以上的任意组合。
所述减阻微球选自玻璃微球、沉珠、陶瓷微球中的一种或多种的任意组合。当微球粒径过小，则微球的分散性较差，易形成团聚。另一方面，润滑剂溶液在泵管内壁形成的润滑层厚度约为0.1~0.2mm，当微球粒径过大时，则会导致润滑剂溶液不易在泵管内壁形成稳定的润滑层。因此优选减阻微球粒径为5~20μm。
本发明润滑剂的制备方法为：将减阻微球、聚丙烯酰胺、纤维素醚、促溶剂按质量百分比称料、混合，充分搅拌至混合均匀即可。
本发明的有益效果为：通过引入减阻微球，充分发挥微球的减阻效应，与聚丙烯酰胺的减阻作用相叠加，大幅降低混凝土的泵送阻力。同时，可以进一步降低聚丙烯酰胺的用量，从而降低润滑剂的成本。此外，减阻微球中含有可与混凝土发生二次水化反应的活性二氧化硅，可降低润滑剂溶液对混凝土强度的影响。
附图说明
图1是本发明润滑剂溶液的显微照片（200×）。
图2是本发明润滑剂溶液与混凝土作用示意图。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
管道润滑剂使用时，将管道润滑剂溶解于水中时，形成均匀的溶液，减阻微球可均匀分散并悬浮于润滑剂溶液中，如图1所示。如图2所示，使用润滑剂溶液润管后，润滑剂溶液可在泵管内表面形成一层润滑层，当混凝土沿泵送方向运动时，混凝土与润滑层做相对运动，此时微球可以起到“滚珠”效应，从而进一步降低混凝土的泵送阻力。
实施例1
按以下重量百分比配制润滑剂：聚丙烯酰胺8%；羟丙基甲基纤维素6%；硫酸钠50%；玻璃微球36%。其中聚丙烯酰胺分子量为1800万，玻璃微球粒径范围为10~20μm。将上述原材料按重量份称量后搅拌均匀。按照质量比润滑剂：水=1:99配制润滑剂溶液，配制过程中应将润滑剂缓慢加入水中，同时不停搅拌直至润滑剂完全溶解，得到1%质量分数的润滑剂溶液。测定其溶解时间为4min，润滑剂溶液粘度为68mPa·s。
实施例2
按以下重量百分比配制润滑剂：聚丙烯酰胺8%；羧甲基纤维素2%；硫酸钠30%；玻璃微球60%。其中聚丙烯酰胺分子量为1600万，玻璃微球粒径范围为10~20μm。将上述原材料按重量份称量后搅拌均匀。按照质量比润滑剂：水=1:99配制润滑剂溶液，配制过程中应将润滑剂缓慢加入水中，同时不停搅拌直至润滑剂完全溶解，得到1%质量分数的润滑剂溶液。测定其溶解时间为5min，溶液粘度为52mPa·s。
实施例3
按以下重量百分比配制润滑剂：聚丙烯酰胺4%；羟丙基甲基纤维素6%；硫酸铵40%；玻璃微球50%。其中聚丙烯酰胺分子量为1500万，玻璃微球粒径范围为10~20μm。将上述原材料按重量份称量后搅拌均匀。按照质量比润滑剂：水=1:99配制润滑剂溶液，配制过程中应将润滑剂缓慢加入水中，同时不停搅拌直至润滑剂完全溶解，得到1%质量分数的润滑剂溶液。测定其溶解时间为4min，溶液粘度为45mPa·s。
实施例4
按以下重量百分比配制润滑剂：聚丙烯酰胺6%；羟丙基甲基纤维素4%；硫酸钠40%；沉珠50%。其中聚丙烯酰胺分子量为1800万，沉珠粒径范围为5~10μm。将上述原材料按重量份称量后搅拌均匀。按照质量比润滑剂：水=1:99配制润滑剂溶液，配制过程中应将润滑剂缓慢加入水中，同时不停搅拌直至润滑剂完全溶解，得到1%质量分数的润滑剂溶液。测定其溶解时间为4min，溶液粘度为54mPa·s。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容和本发明技术思路所作的润滑剂产品，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种新型混凝土泵送管道润滑剂，其特征在于由以下组分按重量百分比组成：聚丙烯酰胺4~8%；纤维素醚2~6%；促溶剂30~50%；减阻微球36~60%；
其中聚丙烯酰胺分子量为1200万~1800万；纤维素醚选自羧甲基纤维素、羟乙基羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或两种以上的任意组合；促溶剂为氯化钠、硫酸钠、硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠磺酸钠中的一种或多种的任意组合。
2.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于所述减阻微球选自玻璃微球、沉珠、陶瓷微球中的一种或多种的任意组合。
3.根据权利要求2所述的减阻微球，其粒径为5~20μm中单一粒径或多种粒径的任意组合。
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