本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种混凝土外加剂及其应用。
背景技术：
自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”的建设将能有效解决一些城市的内涝问题、水资源短缺问题,有利于改善城市生态环境,增加社会效益,是新型城镇化建设的迫切需求。
透水混凝土具有良好的透水透气性、高效的蓄水能力以及良好的装饰性，是“海绵城市”建设中值得推广的一种新型材料。为优化透水混凝土的性能，使其满足“海绵城市”的需求，已有大量团队对透水混凝土进行了研究，如：
中国cn201610539959.1号专利公开了一种透水混凝土专用外加剂及其应用。所述透水混凝土专用外加剂各组分按以下质量百分比组成：聚羧酸减水剂10-20％，聚羧酸保坍剂5-25％，保水剂0.5-3％，增稠剂0.5-5％，缓凝剂1-5％，水52-75％；本发明所述外加剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料质量的1-2％。本发明所述的透水水泥混凝土专用外加剂各组分之间具有良好的协同作用，在保证其透水性能的基础上，可以较好的保持透水混凝土的工作性到2小时及以上，提高经时后强度，实现透水混凝土的可预拌生产。该发明所使用的保水剂化学稳定性较差，受温度影响较大，混凝土在拌合过程中放热会影响保水剂的工作性能，使之不能解决混凝土水分损失快的问题。
中国cn201610954303.6号专利公开了一种水泥基透水混凝土用外加剂，包括按质量份计的如下组分：早强高减水性聚羧酸母液5-6份，超缓释性聚羧酸母液2-3份，早强剂0.5-1份，有机缓凝剂0.5-1.5份，无机缓凝剂0.1-0.5份，粘度改性剂3-10份，引气剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-3份，内部水分调节剂0.1-0.5份，表面水分调节剂0.3-0.5份，水70-90份。该外加剂能有效提高水泥基透水混凝土的早期强度和低坍落度保持能力，降低新拌浆体的含气量和对水的敏感性，增加其保水性和保湿性。该发明使用粘度改性剂使浆体与粗集料具有良好的粘结力，但在长时间运输的过程中仍然会导致浆体沉底，且外加剂成本较高。
预拌透水混凝土广泛使用的一个瓶颈问题是如何延长预拌透水混凝土运输距离，扩大市场半径。目前透水混凝土运输时间较短，只能满足短距离运输的施工要求，其中透水混凝土运输过程中透水混凝土的工作性能保持的控制是决定预拌透水混凝土广泛使用的关键技术，因为预拌透水混凝土的稠度控制要比普通混凝土严格得多，稍稀则离析，稍稠则凝结时间太短，挂浆性能要求好。透水混凝土存在的问题：透水混凝土堆积运输及施工时透水混凝土多孔，内部与表面均存在水分的大量蒸发，水分损失快；在输运过程中浆体本身工作性能的损失，运输过程中的颠簸导致的浆体沉底。解决以上问题需要特殊外加剂进行调节，因此，急需设计一种混凝土外加剂以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种混凝土外加剂及其应用，本发明采用所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按一定的比例混合作为保水剂，通过对混凝土表面及内部水分进行调节，起到保水的作用，解决了透水混凝土水分蒸发较快的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种混凝土外加剂，包含以下重量百分比的组分：
所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物混合而成。
本发明采用所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按一定的比例混合作为保水剂，通过对混凝土表面及内部水分进行调节，起到保水的作用，解决了透水混凝土水分蒸发较快的问题。所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸能够对混凝土表面的水分进行调节，其分子结构上含有大量的羧基，羧基属于亲水性基团，能够和水分子形成氢键，吸附空气中的水分，保持透水混凝土表面湿润，与传统的山梨醇相比，化学性质更稳定，不受水泥水化放热时温度变化的影响，此外，氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸还能起到增稠剂的作用，其分子结构中的亲水长侧链吸附和固定自由水，溶胀作用使其表观体积增大，提高混凝土浆体内聚力，从而使浆体紧密的包裹在骨料周围，避免浆体沉底。
所述含氟直链嵌段丙烯酸聚合物能够对混凝土内部水分进行调节，在结构上具有轻度交联的高分子空间网络，具有许多离解基，其网络结构是由化学交联和大分子链间的相互缠绕的物理交联构成。当聚合物遇到水时，立即离解出带正电的低分子离子和带负电的高分子离子。低分子离子与水接触而运动，离开了高分子离子链，由于带负电荷的高分子离子间相互排斥力，使得高分子网束由相互缠绕状态逐渐伸展开来，从而造成网络结构内外产生渗透压，水分子以渗透方式向网络结构扩散形成溶胶，一方面防止内部水分损失，一方面增强胶体的粘度，防止浆体沉底；此外，含氟直链嵌段丙烯酸聚合物为含氟聚合物，当含氟的官能团均匀分布在浆体中时，能够增强混凝土的机械性能和耐摩擦性、耐热性等化学性能。
所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物都能增强胶体的粘度起到增稠剂的作用，因此，本发明所述外加剂无需额外添加增稠剂，降低成本。
优选地，所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比1-4：1组成而成。
所述含氟直链嵌段丙烯酸聚合物是通过丙烯酸、丙烯酸脂与含氟丙烯酸脂在乳化剂和引发剂的作用下进行自由基引发聚合而成。
优选地，所述乳化剂为烷基苯磺酸钠；所述引发剂为过硫酸铵。
所述保坍剂为酯类聚羧酸、交联丙烯酸聚合物按重量比1-4:2-5混合而成。
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、蔗糖和柠檬酸中的一种或混合。
本发明还提供一种混凝土外加剂的应用，所述外加剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料重量的1-2％。
加入本发明所述外加剂的混凝土可以达到长时间的工作性能保持，浆体骨料粘结性能好，无分离，3h后水分蒸发损失可以控制在5％-10％，3h后仍具有较好的施工性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物的混合物作为保水剂，对混凝土表面及内部的水分进行调节，有效减少混凝土的水分损失；
(2)本发明采用的保水剂提高混凝土浆体内聚力，从而使浆体紧密的包裹在骨料周围，避免浆体沉底，起到增稠剂的作用，因此本发明所述外加剂无需额外添加增稠剂，降低成本；
(3)本发明所述含氟直链嵌段丙烯酸聚合物为含氟聚合物，能够增强混凝土的机械性能和耐摩擦性、耐热性等化学性能。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种混凝土外加剂，包含以下重量百分比的组分：
上述范围为发明人通过大量实验得到的最优范围，按照上述范围制备得到的所述外加剂应用于混凝土中，所述外加剂在混凝土中的用量为胶凝材料重量的1-2％时，可以达到长时间的工作性能保持，浆体骨料粘结性能好，无分离，3h后水分蒸发损失可以控制在5％-10％，3h后仍具有较好的施工性能；下列实施例中所述外加剂和外加剂的用量均在上述范围内。
本申请发明人通过大量的实验得到当所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比1-4：1混合得到的保水剂，其作用于混凝土时防止混凝土水分蒸发的性能最优，且增稠效果优异。
水分蒸发损失率的测试方法
取一定量的新拌混凝土m1放置在25±2℃的干燥箱内，称取其3h时的重量损失作为水分蒸发量m2，透水混凝土总重量m3，用水量m4,3h水分蒸发率为(m2*m3)/(m1*m4)*100％，该测试方法适用于下列所有实施例、对比例。
稠度损失率的测试方法
将新拌的混凝土强振筛分出浆体，使用砂浆稠度仪进行测试，分别测试初始与3h的稠度c1和c2，稠度损失率为(c1-c2)*100％/c1，该测试方法适用于下列所有实施例、对比例。
强度测试方法
参照cjj/t135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行混凝土强度试验，混凝土配合比为水泥：水：石子：矿粉＝360:110:1600:20(重量比)，外加剂掺量为胶凝材料的1-2％，掺量为折固掺量，以水泥+矿粉重量计，水泥为华新po42.5，该测试方法适用于下列所有实施例、对比例。
实施例1
本发明提供一种混凝土外加剂，包含以下重量百分比的组分：
所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比3:1混合而成。
所述外加剂在混凝土中的用量为胶凝材料重量的1.5％；按水泥：水：石子：矿粉＝360:110:1600:20(重量比)拌合得到混凝土。
所述含氟直链嵌段丙烯酸聚合物是通过丙烯酸、丙烯酸脂与含氟丙烯酸脂在烷基苯磺酸钠和过硫酸铵的作用下进行自由基引发聚合而成；所述保坍剂为酯类聚羧酸、交联丙烯酸聚合物按重量比1:2混合而成；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
实施例2
本发明提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比1:5混合而成，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
实施例3
本发明提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比10:1混合而成，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
实施例4
本发明提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述保坍剂为酯类聚羧酸、交联丙烯酸聚合物按重量比2:5，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
实施例5
本发明提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述外加剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料重量的1％，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
实施例6
本发明提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述外加剂在透水混凝土中的用量为胶凝材料重量的2％，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
对比例1
本对比例提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、聚丙烯酸钠按重量比3:1混合而成，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
对比例2
本对比例提供一种混凝土外加剂，与实施例1相比，不同之处在于，所述保水剂为山梨醇、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比3:1混合而成，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
对比例3
本对比例提供一种混凝土外加剂，与对比例1相比，不同之处在于，所述保水剂为山梨醇、聚丙烯酸钠按重量比3:1混合而成，按照实施例1所述方法制备得到混凝土。
测试结果
按照上述水分蒸发损失率的测试方法、稠度损失率的测试方法、强度测试方法对按照上述各实施例、对比例所述条件制备得到的混凝土进行测试，结果如表1所示。
表1透水混凝土各性能测试结果
通过对上述实施例、对比例的测试结果进行比较，可以看出，在本发明范围内变化所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物的比例作用于混凝土可以达到长时间的工作性能保持，浆体骨料粘结性能好，无分离，3h水分蒸发损失可以控制在5％-10％，3h稠度损失可以控制在6％-12％，各性能均满足混凝土的施工要求；在本发明所述范围内变化保坍剂的组成，对混凝土的保水、稠度、强度等性能均有促进作用,通过实施例1与实施例4的数据对比得到，保坍剂中所述酯类聚羧酸、交联丙烯酸聚合物重量比1:2相较于2:5性能更优；当所述保水剂为氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物按重量比1-4：1组成而成时，两种物质相互配合能够均匀的调节混凝土表面的水分和混凝土内部水分，使所述保水剂作用于混凝土能够保证3h后水分蒸发损失控制在5％左右，3h稠度损失控制在6％左右，几乎与新拌合的混凝土性能相同，因此，当所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物重量比1-4：1时性能最优，当所述氨基酸甲基甘氨酸脯氨酸、含氟直链嵌段丙烯酸聚合物重量比不在1-4：1范围时，所述保水剂会出现保持混凝土表面水分的性能更加优异或保持混凝土内部水分的性能更加优异的偏差，导致综合保水性能略有下降，但相比与传统的保水剂仍然具有优异的保水性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。