CN112341035B - 一种混凝土流变调节剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土流变调节剂及其制备方法，其特征在于其原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：改性羧甲基羟丙基瓜尔胶16％～23％，阴离子型水性聚氨酯乳液7％～12％，氟碳表面活性剂0.4％～1.2％，超分散剂0.03％～0.05％，水64.25％～71.57％。本发明通过改性将羧甲基羟丙基瓜尔胶、阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液和改性非离子型氟碳表面活性剂在超分散剂作用下水热合成混凝土流变调节剂，具有调整混凝土流动状态、和易性及保水性的优点，适用于解决混凝土离析现象，显著改善混凝土包裹状态，提高混凝土流动度的作用。

Description

一种混凝土流变调节剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土材料应用领域，特别涉及一种混凝土流变调节剂及其制备方法。
背景技术
由于砂石材料的日益匮乏，目前市场上多采用机制砂配制混凝土，且砂石料含泥含粉量也较大，聚羧酸系减水剂以其优异的减水率在不同等级混凝土拌合中起到良好的分散作用，但其高减水的特性较为敏感，对不同材料的适应性不同，易产生离析、泌水、扒底等现象，从而影响强度下降，无法保证工程质量。目前大多采用聚丙烯酰胺类、纤维素类、聚丙烯酸类、生物胶或高分子类保水剂等几大类增稠剂来改善其包裹状态。但该类增稠剂分子量过高，掺量敏感，容易导致混凝土流动度缺失，且延时保坍性能下降。专利CN 106082771A公开了一种混凝土保水剂，由羟丙基甲基纤维素、硅藻土、单硬脂酸甘油酯、硫铝酸钙和烷基糖苷组成。该发明具有较高的保水率，性能稳定，且能够提高混凝土的强度、抗裂性能和混凝土的耐久性。但其由羟丙基甲基纤维素等有机分子和无机盐复配而得，溶解度小无法有效和减水剂类产品复配，纤维素易析出沉淀，该发明仅起到混凝土成型后的后期养护时表面保水作用，对混凝土流动度的分散和保持几乎无作用。专利CN 109369858 A公开了一种超强吸附型混凝土流变剂及其制备方法，由端胺基聚醚与二环氧氧化物进行胺基环氧开环聚合反应，得到端胺基聚醚接枝成侧链的聚合物，其次用卤代烷基酰卤将胺基环氧开环聚合反应生成的羟基进行酯化反应改性得到端卤素基聚醚，最后再进行原子转移自由基聚合反应(ATRP)制得。该发明方法制备的超强吸附性混凝土流变剂利用其大量的吸附基团增强静电斥力来提高其分散性能，利用其强的空间位阻提高其分散保持能力。具有生产工艺可控性好，副反应少、对不同水泥品种适应性强，减水率高，性价比高和竞争优势明显等优点。但该发明仅对混凝土流变性能起到超强吸附作用，无法保证混凝土和易性等包裹性状态问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土流变调节剂，合成工艺简单、流变可控，保水性强，且可以显著改善混凝土包裹状态。本发明的另一目的在于提供一种混凝土流变调节剂的制备方法，利用改性后的羧甲基羟丙基瓜尔胶、阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液和改性后的非离子型氟碳表面活性剂在超分散剂作用下水热合成方法，对固液界面的分散性能和表面张力协同作用，达到流变调控和持续保水的目的。
本发明的技术方案如下：一种混凝土流变调节剂，其特征在于原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：
Figure BDA0002698656680000021
优选所述的改性羧甲基羟丙基瓜尔胶由羧甲基羟丙基瓜尔角胶、聚丙烯酸、氮丙啶交联剂和焦亚磷酸钠在20℃～50℃温度下反应4h～6h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶；其中所述的羧甲基羟丙基瓜尔胶为羧甲基取代度为0.5～1.1；羟丙基取代度为0.8～1.3；所述的羧甲基羟丙基瓜尔角胶、聚丙烯酸、氮丙啶交联剂和焦亚磷酸钠按重量比为1：(0.62～0.83)：(0.012～0.027)：(0.05～0.09)。
优选所述的改性非离子型氟碳表面活性剂由非离子型氟碳表面活性剂和聚醚二元醇在二缩二乙二醇通过催化剂作用，35℃～58℃温度下反应5h～8h得到改性氟碳表面活性剂；所述的非离子型氟碳表面活性剂、聚醚二元醇、二缩二乙二醇和催化剂按重量比为1：(0.23～0.52)：(1.5～2.1)：(0.003～0.008)；其中所述的催化剂为二甲基乙醇胺、二甲基环己胺或二甲基苄胺中的至少一种。
优选所述的超分散剂为氨基丙胺二油酸酯或多氨基多醚基甲叉膦酸中的至少一种。
本发明还提供了一种制备上述的混凝土流变调节剂的方法，其具体步骤为：按比例称取各原料，将改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、改性非离子型氟碳表面活性剂、超分散剂和水置于水热反应釜中，升温至100℃～115℃温度，然后加压至3～5Mpa，反应2h～5h即制得。
有益效果：
(1)本发明一种混凝土流变调节剂及其制备方法是通过水热加压合成反应，工艺过程易于规模化生产、发明产品储存稳定；
(2)本发明制备了改性羧甲基羟丙基瓜尔胶，对羧甲基羟丙基瓜尔胶表观粘度和流变特性进行改性，解决其粘度不易控制等缺点。使其分子结构中交联分散和吸附基团，改性后更利于混凝土应用时的强碱性环境下增强溶液中的离子分散。与阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液和改性后的非离子型氟碳表面活性剂在超分散剂作用下水热合成，对普通氟碳表面活性剂对液-气界面的界面张力延申为固-液-气界面三相平衡状态，对固液界面的分散性能和表面张力协同作用，达到流变调控和持续保水的目的。
(3)本发明具有调控流动性和保水作用，提高混凝土分散流动度，并显著改善混凝土拌合过程中的包裹和保水性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案进一步详细说明。以下所述的“份”均为“重量份”；非离子型氟碳表面活性剂为“上海雨木化工有限公司”生产。
实施例1
称取100份羧甲基羟丙基瓜尔角胶(羧甲基取代度为0.5，羟丙基取代度为0.8)、62份聚丙烯酸、2.7份氮丙啶交联剂和5份焦亚磷酸钠在20℃温度下反应4h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶。
称取100份非离子型氟碳表面活性剂和23份聚醚二元醇溶解在150份二缩二乙二醇中通过0.3份二甲基乙醇胺作用，35℃温度下反应6h得到改性氟碳表面活性剂；
按比例称取各原料，将160份改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、120份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、4份改性氟碳表面活性剂、0.3份氨基丙胺二油酸酯和715.7份水置于水热反应釜中，升温至115℃温度，然后加压至3Mpa，反应2h即可制得。
实施例2
称取100份取代度为0.5的羧甲基羟丙基瓜尔角胶(羧甲基取代度为1.1，羟丙基取代度为1.3)、83份聚丙烯酸、1.2份氮丙啶交联剂和9份焦亚磷酸钠在50℃温度下反应6h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶。
称取100份非离子型氟碳表面活性剂和52份聚醚二元醇溶解在210份二缩二乙二醇中通过0.8份二甲基环己胺作用，45℃温度下反应5h得到改性氟碳表面活性剂；
按比例称取各原料，将182份改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、100份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、12份改性氟碳表面活性剂、0.4份多氨基多醚基甲叉膦酸和705.6份水置于水热反应釜中，升温至110℃温度，然后加压至3.5Mpa，反应3h即可制得。
实施例3
称取100份取代度为0.5的羧甲基羟丙基瓜尔角胶(羧甲基取代度为1.0，羟丙基取代度为0.9)、71份聚丙烯酸、2.3份氮丙啶交联剂和7.2份焦亚磷酸钠在40℃温度下反应5h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶。
称取100份非离子型氟碳表面活性剂和46份聚醚二元醇溶解在180份二缩二乙二醇中通过0.6份二甲基苄胺作用，40℃温度下反应8h得到改性氟碳表面活性剂；
按比例称取各原料，将230份改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、70份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、6.5份改性氟碳表面活性剂、0.42份多氨基多醚基甲叉膦酸和693.08份水置于水热反应釜中，升温至100℃温度，然后加压至5Mpa，反应5h即可制得。
实施例4
称取100份取代度为0.5的羧甲基羟丙基瓜尔角胶(羧甲基取代度为0.8，羟丙基取代度为1.2)、68份聚丙烯酸、1.5份氮丙啶交联剂和6.3份焦亚磷酸钠在30℃温度下反应4h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶。
称取100份非离子型氟碳表面活性剂和32份聚醚二元醇溶解在155份二缩二乙二醇中通过0.5份二甲基苄胺作用，58℃温度下反应7h得到改性氟碳表面活性剂；
按比例称取各原料，将215份改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、93份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、10份改性氟碳表面活性剂、0.42份多氨基多醚基甲叉膦酸和681.58份水置于水热反应釜中，升温至115℃温度，然后加压至4Mpa，反应4h即可制得。
实施例5
称取100份取代度为0.5的羧甲基羟丙基瓜尔角胶(羧甲基取代度为0.6，羟丙基取代度为1.3)、80份聚丙烯酸、2.5份氮丙啶交联剂和8份焦亚磷酸钠在20℃温度下反应6h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶。
称取100份非离子型氟碳表面活性剂和50份聚醚二元醇溶解在150份二缩二乙二醇中通过0.4份二甲基乙醇胺作用，55℃温度下反应5h得到改性氟碳表面活性剂；
按比例称取各原料，将230份改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、115份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、12份改性氟碳表面活性剂、0.5份氨基丙胺二油酸酯和642.5份水置于水热反应釜中，升温至100℃温度，然后加压至3Mpa，反应3h即可制得。
对照例1
按比例称取各原料，将175份羧甲基羟丙基瓜尔胶(羧甲基取代度为0.7，羟丙基取代度为1.0)、110份阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、4份氟碳表面活性剂、0.35份氨基丙胺二油酸酯和710.65份水置于水热反应釜中，升温至115℃温度，然后加压至3Mpa，反应4h即可制得。
实施效果：
混凝土性能测试
试验参照GB8076-2008《混凝土外加剂》对实施例所得样品、对照例1、市售高分子型保水剂作为对照例2进行混凝土和易性及强度检测。选用市售高性能外加剂掺量1.5％，实施例和对照例样品在水泥中的掺量为1.8％，选用PO42.5海螺水泥，试验结果见表1
表1混凝土坍落度、扩展度及抗折、抗压强度
表1实施例的混凝土试验结果表
Figure BDA0002698656680000061
根据上表数据可以看出，对照例1未经过改性的材料制备混凝土流变剂和市售保水剂对照例2对混凝土初始状态的泌水、露石现象较为明显，且1h后损失较大，强度发展也较低。本发明的实施例对混凝土初始分散性能和包裹有显著的提高改善作用，且1h后保坍流动性能良好，强度发展均较好。

Claims (3)

1.一种混凝土流变调节剂，其特征在于原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：
Figure FDA0003402788670000011
其中所述的改性羧甲基羟丙基瓜尔胶由羧甲基羟丙基瓜尔角胶、聚丙烯酸、氮丙啶交联剂和焦亚磷酸钠在20℃～50℃温度下反应4h～6h得到改性羧甲基羟丙基瓜尔胶；其中所述的羧甲基羟丙基瓜尔胶为羧甲基取代度为0.5～1.1；羟丙基取代度为0.8～1.3；所述的羧甲基羟丙基瓜尔角胶、聚丙烯酸、氮丙啶交联剂和焦亚磷酸钠按重量比为1：(0.62～0.83)：(0.012～0.027)：(0.05～0.09)；所述的改性非离子型氟碳表面活性剂由非离子型氟碳表面活性剂和聚醚二元醇在二缩二乙二醇通过催化剂作用，35℃～58℃温度下反应5h～8h得到改性氟碳表面活性剂；所述的超分散剂为氨基丙胺二油酸酯或多氨基多醚基甲叉膦酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的混凝土流变调节剂，其特征在于所述的非离子型氟碳表面活性剂、聚醚二元醇、二缩二乙二醇和催化剂按重量比为1：(0.23～0.52)：(1.5～2.1)：(0.003～0.008)；所述的催化剂为二甲基乙醇胺、二甲基环己胺或二甲基苄胺中的至少一种。
3.一种制备如权利要求1所述的混凝土流变调节剂的方法，其具体步骤为：按比例称取各原料，将改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、阴离子型水性聚氨酯醋酸乙烯酯乳液、改性非离子型氟碳表面活性剂、超分散剂和水置于水热反应釜中，升温至100℃～115℃温度，然后加压至3～5MP a，反应2h～5h即制得。
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