CN106830740B - 一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂 - Google Patents

一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于水泥混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵1％‑3％、聚乙二醇双硬脂酸酯2％‑6％、气泡调节物质0.1％‑0.5％、抗泥物质40％‑60％、余量为水。本发明外加剂可改善聚羧酸减水剂与混凝土中各组成材料的相容性，有效减少混凝土坍落度损失，改善混凝土的和易性、凝结时间等工作性能。

Description

一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂
技术领域
本发明属于水泥混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂。
技术背景
聚羧酸类减水剂是一类分子结构为含羰基接枝共聚物的表面活性剂，分子结构呈梳型，主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚而获得，主链系由含羰基的活性单体聚合而成，侧链系由含功能性官能团的活性单体与主链接枝共聚而成。近年来由于聚羧酸减水剂技术的迅速发展，其性价比优势凸显，市场使用量越来越大。但是聚羧酸减水剂与其他减水剂相比，与混凝土原材料的适应性较差，对水泥的温度、砂石的含泥量、矿物掺合料的成分、外加剂的掺量等都比较敏感，且在混凝土粘聚性、保水等方面的性能也比其他减水剂要差。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，该外加剂可有效减少混凝土的坍落度损失，并能改善混凝土的和易性等其他工作性能。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成的：
柠檬酸氢二铵：1％-3％
聚乙二醇双硬脂酸酯：2％-6％
气泡调节物质：0.1％-0.5％
抗泥物质：40％-60％
余量为水。
所述柠檬酸氢二铵可以起到抑制水泥早期水化速度的作用，可以使得拌合后的混凝土在进行施工浇筑前不会因为水化而明显的降低其流动性。
所述聚乙二醇双硬脂酸酯，可以增加混凝土的内部黏聚力和保水性，减少胶凝组分与骨料的分离率，提高混凝土的匀质性，控制其分层、泌水和离析现象。
优选的，所述聚乙二醇双硬脂酸酯为聚乙二醇(6000)双硬酯酸酯。
所述气泡调节物质由聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺组成。其中的聚乙二醇磷酸酯能够降低混凝土中不稳定气泡的含量，避免因为不稳定气泡在混凝土硬化初期破裂而形成孔洞，引起混凝土强度的降低；十二烷基硫酸单乙醇胺可引入较为稳定的小气泡，起到滚珠作用，增加混凝土的和易性。
优选的，所述聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺的重量比为0.5-2:1。
更优选的，所述聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺的重量比为1:1。
优选的，所述聚乙二醇磷酸酯为聚乙二醇(400)磷酸酯。
所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比8-10:2-3:1组成，加入到混凝土中时，会被粘土优先吸附。由于混凝土拌合物的坍落度损失，是由于液相中残存减水剂降低，水泥浆体中粒子吸附减水剂的量减少，粒子表面zeta电位降低、发生凝聚所致，而加入抗泥物质后，粘土对聚羧酸减水剂的吸附量大大降低，因此，加入抗泥物质会改善因砂石骨料中的泥土带来的相容性问题。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为10-12，在60-80℃下加入催化剂、氧化剂，反应1-1.5h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1-2h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠或木质素磺酸镁中的一种。
优选的，所述氧化剂为过硼酸钠、过硫酸铵中的一种。
优选的，所述催化剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠一种。
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照5-8:1的重量比与水等量混合而成。
所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、二甲基二烯丙基氯化铵按照1-2:4-5:1的重量比与水等量混合而成。
优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量在600-2000之间。
更优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1200。
本发明不同种类的化学外加剂协同作用，能够调节混凝土的工作性能，在各种化学外加剂的共同作用下，改善聚羧酸减水剂与混凝土中各组成材料的相容性。可以有效减少混凝土坍落度损失，改善混凝土的和易性、凝结时间等工作性能。
具体实施方式
实施例1
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵1％、聚乙二醇双硬脂酸酯2％、气泡调节物质0.1％、抗泥物质40％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比0.5:1组成；所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比8:3:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为10，在60℃下加入催化剂、氧化剂，反应1h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1-2h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
实施例2
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵3％、聚乙二醇双硬脂酸酯6％、气泡调节物质0.5％、
抗泥物质60％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比2:1组成；所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比10:2:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为12，在80℃下加入催化剂、氧化剂，反应1.5h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为2h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
实施例3
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵2％、聚乙二醇(6000)双硬脂酸酯5％、气泡调节物质0.3％、抗泥物质50％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇(400)磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比1:1组成；所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比9:2:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为11，在70℃下加入催化剂、氧化剂，反应1.2h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1.5h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
所述氧化剂为过硼酸钠。
所述催化剂为亚硫酸氢钠。
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照5:1的重量比与水等量混合而成。
所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(600)、二甲基二烯丙基氯化铵按照1:5:1的重量比与水等量混合而成。
实施例4
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵1.5％、聚乙二醇(6000)双硬脂酸酯4％、气泡调节物质0.3％、抗泥物质45％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇(400)磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比1:1组成，所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比10:3:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为11.5，在75℃下加入催化剂、氧化剂，反应1.3h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为2h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸镁。
所述氧化剂为过硫酸铵中的一种。
所述催化剂为焦亚硫酸钠。
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照6:1的重量比与水等量混合而成。
所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、二甲基二烯丙基氯化铵按照2:5:1的重量比与水等量混合而成。
所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2000。
实施例5
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵2％、聚乙二醇双硬脂酸酯5％、气泡调节物质0.3％
抗泥物质45％、余量为水。
实施例6
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵2％、聚乙二醇双硬脂酸酯4％、气泡调节物质0.3％、抗泥物质50％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇(400)磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比为1:1组成。
所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比9:2:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为11，在70℃下加入催化剂、氧化剂，反应1.2h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1.3h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。
所述氧化剂为过硼酸钠。
所述催化剂为焦亚硫酸钠一种。
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照6:1的重量比与水等量混合而成。
所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、二甲基二烯丙基氯化铵按照2:4:1的重量比与水等量混合而成。
所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1200。
对比例1
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵2％、气泡调节物质0.3％、抗泥物质50％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇(400)磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比1:1组成；所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比9:2:1组成。
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为11，在70℃下加入催化剂、氧化剂，反应1.2h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1.5h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
所述氧化剂为过硼酸钠。
所述催化剂为亚硫酸氢钠。
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照5:1的重量比与水等量混合而成。
所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(600)、二甲基二烯丙基氯化铵按照1:5:1的重量比与水等量混合而成。
对比例2
一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵2％、聚乙二醇(6000)双硬脂酸酯5％、气泡调节物质0.3％、抗泥物质50％、余量为水。
所述气泡调节物质由聚乙二醇(400)磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺按重量比1:1组成；所述抗泥物质由乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比2:1组成。
性能测试
将实施例1-6及对比例1-3得到的外加剂按照掺加量为聚羧酸减水剂的3％加入到混凝土中，进行性能测试，按照GB/T 50080-2011《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土的工作性。混凝土配合比见下表1，结果见下表2。
表1混凝土配合比
原材料 水泥 粉煤灰 砂 石 水 聚羧酸减水剂 改性外加剂
Kg/m3 380 80 760 1030 175 4 0.12
表2混凝土的工作性能

Claims (7)

1.一种改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的物质组成：柠檬酸氢二铵1％-3％、聚乙二醇双硬脂酸酯2％-6％、气泡调节物质0.1％-0.5％、抗泥物质40％-60％、余量为水；
所述气泡调节物质由聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺组成；所述抗泥物质由改性木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸二钠和羟基亚乙基二膦酸按重量比8-10:2-3:1组成；
所述改性木质素磺酸盐的制备方法如下：
(1)将木质素磺酸盐与水按重量比1:2混合，用30％的氢氧化钠溶液调节pH值为10-12，在60-80℃下加入催化剂、氧化剂，反应1-1.5h，降至室温得到第一反应物；
(2)在室温下向第一反应物中投入占第一反应物总重量1％的甲基丙烯磺酸钠，然后分别滴加引发剂溶液及单体溶液，滴加时间为1-2h，滴加完成后继续反应0.5h，既得所述改性木质素磺酸盐；
所述引发剂溶液由双氧水和吊白块按照5-8:1的重量比与水等量混合而成；所述单体溶液由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、二甲基二烯丙基氯化铵按照1-2:4-5:1的重量比与水等量混合而成。
2.根据权利要求1所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述聚乙二醇双硬脂酸酯为聚乙二醇6000双硬脂酸酯。
3.根据权利要求1所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺的重量比为0.5-2:1。
4.根据权利要求3所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述聚乙二醇磷酸酯和十二烷基硫酸单乙醇胺的重量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠或木质素磺酸镁中的一种。
6.根据权利要求1所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述氧化剂为过硼酸钠和过硫酸铵中的一种。
7.根据权利要求1所述的改善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的外加剂，其特征在于，所述催化剂为亚硫酸氢钠和焦亚硫酸钠中一种。
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