CN113024152B - 一种快干速凝型水泥减水剂组合物 - Google Patents

一种快干速凝型水泥减水剂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种快干速凝型水泥减水剂组合物。快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为5‑8mol/L。其中，按重量份计，苹果酸3‑6份、氯化钠4‑8份、酚醛树脂8‑15份、聚环氧丙烷10‑20份、丙烯酸12‑18份、去离子水份40‑60份、5‑8mol/L的双氧水3‑6份。采用本申请的水泥减水剂组合物，能提高减水剂的减水率、改善水泥的流动性，可加快水泥浆的凝固速度，提高水泥的抗压强度和抗折强度。

Description

一种快干速凝型水泥减水剂组合物
技术领域
本发明涉及水泥减水剂组合物，特别是一种快干速凝型水泥减水剂组合物。
背景技术
水泥减水剂可以有效减低水灰比，并显著提高水泥的强度等性能。减水剂在改善水泥流动性、提高减水率等方面发挥重要的作用。减水剂经历了木质素磺酸盐减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂的发展过程，不同类别的减水剂其性能、结构都有所不同，对水泥的性能改善也有较大差别。萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂应用较为广泛，但其也存在诸多问题，如减水率不高、流动性较差、对水泥的强度影响较小等，难以同时多方面提升减水剂的效果。如专利文献1（CN105967543A）中采用了分散胶粉，但其流动性、减水率较差。专利文献2（CN104356300A）中加入了改性壳聚糖，其改善了减水效率，但流动性、对水泥强度提高较为有限。目前，还需要对减水剂进行改进以提高减水剂的减水率、改善水泥的流动性，加快水泥浆的凝固，提高水泥的强度等。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种快干速凝型水泥减水剂组合物，以提高减水剂的减水率，改善水泥的流动性和工作性，加快水泥浆的凝固，提高水泥的强度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为5-8mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸3-6份、氯化钠4-8份、酚醛树脂8-15份、聚环氧丙烷10-20份、丙烯酸12-18份、去离子水份40-60份、5-8mol/L的双氧水3-6份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至50-70℃，再缓慢加入5-8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20-40min，双氧水加完后继续反应30-60min；之后降温到室温，加入浓度为6-8mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5-8.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
聚环氧丙烷、丙烯酸共同加入可提高减水剂对水泥的吸附能力，并大大提高了减水剂产生的空间位阻斥力，有助于改善水泥的流动性，并提高水泥的强度。聚环氧丙烷、丙烯酸的比例为（1-1.2）:1时，水泥的流动性、强度较好、减水率较高。
苹果酸、氯化钠的加入可加速减水剂与水泥中的石膏反应速度，加快水泥浆的凝固，并提高水泥的强度。苹果酸、酚醛树脂有利于减水剂形成大量的羧基，而大量羧基易在水泥水化初期形成钙铝硫酸盐矿物，加快水泥浆的凝固。苹果酸：氯化钠：酚醛树脂的比例为1:1:3时，水泥凝固速度及水泥强度较好、减水率较高。
酚醛树脂较好地促进减水剂极性基团的亲水性能，利于在水泥颗粒表面形成水膜，促进水泥的分散，并对水泥颗粒起到良好的润滑效果，提高了水泥的流动性和工作性。酚醛树脂为12-14份时，水泥的流动性和工作性较好。
优选地，所述苹果酸、氯化钠、酚醛树脂的比例为1:1:3。
优选地，所述聚环氧丙烷、丙烯酸的比例为（1-1.2）:1。
优选地，所述酚醛树脂为12-14份。
优选地，所述双氧水的浓度为6mol/L。
优选地，所述双氧水总共加入时间为30min，双氧水加完后继续反应50min。
优选地，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8。
优选地，所述水浴加热至65℃。
性能检测：采用的水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥，初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h，3d的抗压强度为17MPa、抗折强度为3.5MPa，28d的抗压强度为42.5MPa、抗折强度为6.5MPa。
减水剂组合物的加入量为水泥质量的0.5%。
加入本申请减水剂组合物的水泥，3d的抗压强度为24.6-28.5MPa、抗折强度为4.6-6.7MPa，28d的抗压强度为56.3-63.4MPa、抗折强度为8.4-10.5MPa。初凝时间为55-63min，终凝时间为93-112min。
参考GB/T 8077-2000-混凝土外加剂匀质性实验方法，测试加入本申请减水剂组合物的水泥净浆流动度，60min时流动度为324-346mm，流动性较好。
参考GB8076-2008-混凝土外加剂，测试减水率，本申请的减水率为35.4-39.6%。
本发明的有益效果：
1、苹果酸、氯化钠的加入可加速减水剂与水泥中的石膏反应速度，加快水泥浆的凝固，并提高水泥的强度。苹果酸、酚醛树脂有利于减水剂形成大量的羧基，而大量羧基易在水泥水化初期形成钙铝硫酸盐矿物，加快水泥浆的凝固。苹果酸：氯化钠：酚醛树脂的比例为1:1:3时，水泥凝固速度及水泥强度较好、减水率较高。
2、聚环氧丙烷、丙烯酸共同加入可提高减水剂对水泥的吸附能力，并大大提高了减水剂产生的空间位阻斥力，有助于改善水泥的流动性，并提高水泥的强度。聚环氧丙烷、丙烯酸的比例为（1-1.2）:1时，水泥的流动性、强度、减水率优良。
3、酚醛树脂较好地促进减水剂极性基团的亲水性能，利于在水泥颗粒表面形成水膜，促进水泥的分散，并对水泥颗粒起到良好的润滑效果，提高了水泥的流动性和工作性。
4、采用本申请的水泥减水剂组合物，能提高减水剂的减水率、改善水泥的流动性，满足要求的情况下加快水泥浆的凝固速度，提高水泥的抗压强度和抗折强度。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但具体实施方式本质上被认为是例示性的而非限制性的。
实施例1、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为8mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸3份、氯化钠4份、酚醛树脂15份、聚环氧丙烷20份、丙烯酸12份、去离子水份40份、8mol/L的双氧水3份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至50℃，再缓慢加入8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20min，双氧水加完后继续反应60min；之后降温到室温，加入浓度为6mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
实施例2、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为5mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸6份、氯化钠8份、酚醛树脂8份、聚环氧丙烷10份、丙烯酸18份、去离子水份60份、5mol/L的双氧水6份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至70℃，再缓慢加入5mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为40min，双氧水加完后继续反应30min；之后降温到室温，加入浓度为8mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
实施例3、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为6mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸5份、氯化钠6份、酚醛树脂10份、聚环氧丙烷15份、丙烯酸16份、去离子水份50份、6mol/L的双氧水4份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至60℃，再缓慢加入6mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为25min，双氧水加完后继续反应40min；之后降温到室温，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
实施例4、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为6mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸4份、氯化钠4份、酚醛树脂12份、聚环氧丙烷15份、丙烯酸16份、去离子水份50份、6mol/L的双氧水4份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至60℃，再缓慢加入6mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为25min，双氧水加完后继续反应40min；之后降温到室温，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
实施例5、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为6mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸4份、氯化钠4份、酚醛树脂12份、聚环氧丙烷15份、丙烯酸15份、去离子水份50份、6mol/L的双氧水4份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至60℃，再缓慢加入6mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为25min，双氧水加完后继续反应40min；之后降温到室温，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
实施例6、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为6mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸4份、氯化钠4份、酚醛树脂12份、聚环氧丙烷15份、丙烯酸15份、去离子水份50份、6mol/L的双氧水4份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至65℃，再缓慢加入6mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为30min，双氧水加完后继续反应50min；之后降温到室温，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
对比例1、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：柠檬酸、氯化钙、聚酰亚胺树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为8mol/L。
其中，按重量份计，柠檬酸3份、氯化钙4份、聚酰亚胺树脂15份、聚环氧丙烷20份、丙烯酸12份、去离子水份40份、8mol/L的双氧水3份。
将柠檬酸、氯化钙、聚酰亚胺树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至50℃，再缓慢加入8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20min，双氧水加完后继续反应60min；之后降温到室温，加入浓度为6mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
对比例2、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚乙二醇、正丁酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为8mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸3份、氯化钠4份、酚醛树脂15份、聚乙二醇20份、正丁酸12份、去离子水份40份、8mol/L的双氧水3份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚乙二醇、正丁酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至50℃，再缓慢加入8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20min，双氧水加完后继续反应60min；之后降温到室温，加入浓度为6mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
对比例3、一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，双氧水的浓度为8mol/L。
其中，按重量份计，苹果酸10份、氯化钠3份、酚醛树脂20份、聚环氧丙烷5份、丙烯酸20份、去离子水份65份、8mol/L的双氧水8份。
将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热至80℃，再缓慢加入8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为60min，双氧水加完后继续反应90min；之后降温到室温，加入浓度为6mol/L的氢氧化钠，调节pH值至10，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
性能检测：将本申请实施例1-6、对比例1-3的减水剂组合物加入强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，其中减水剂组合物的加入量均为水泥质量的0.5%。采用的水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥，其初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h，3d的抗压强度为17MPa、抗折强度为3.5MPa，28d的抗压强度为42.5MPa、抗折强度为6.5MPa。参考GB/T 8077-2000-混凝土外加剂匀质性实验方法，测试加入减水剂组合物的水泥净浆流动度。参考GB8076-2008-混凝土外加剂，测试减水率。
加入本申请实施例1-6、对比例1-3的减水剂组合物的水泥性能试验结果见表1。
表1 加入减水剂组合物的水泥性能试验结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
从表1中可以看出，采用本申请的水泥减水剂组合物，能提高减水剂的减水率、改善水泥的流动性，满足要求的情况下加快水泥浆的凝固速度，提高水泥的抗压强度和抗折强度。在苹果酸：氯化钠：酚醛树脂的比例为1:1:3，聚环氧丙烷、丙烯酸的比例为（1-1.2）:1时，水泥的流动性、强度、减水率较高，水泥凝固速度较快。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在不脱离本发明的范围的情况下，所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快干速凝型水泥减水剂组合物，其特征在于：原料由以下成分组成：苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、双氧水、去离子水、氢氧化钠；其中，氢氧化钠的浓度为6-8mol/L，双氧水的浓度为5-8mol/L；按重量份计，苹果酸3-6份、氯化钠4-8份、酚醛树脂8-15份、聚环氧丙烷10-20份、丙烯酸12-18份、去离子水份40-60份、5-8mol/L的双氧水3-6份；将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热，再缓慢加入5-8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20-40min，双氧水加完后继续反应；之后降温到室温，加入浓度为6-8mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5-8.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
2.根据权利要求1所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，将苹果酸、氯化钠、酚醛树脂、聚环氧丙烷、丙烯酸、去离子水加入容器进行搅拌混合，并水浴加热，再缓慢加入5-8mol/L的双氧水，双氧水总共加入时间为20-40min，双氧水加完后继续反应；之后降温到室温，加入浓度为6-8mol/L的氢氧化钠，调节pH值至7.5-8.5，即得快干速凝型水泥减水剂组合物。
3.根据权利要求2所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，水浴加热的温度为50-70℃。
4.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，双氧水加完后继续反应的时间为30-60min。
5.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，所述苹果酸、氯化钠、酚醛树脂的比例为1:1:3。
6.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，所述聚环氧丙烷、丙烯酸的比例为(1-1.2):1。
7.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂为12-14份。
8.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为6mol/L。
9.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，所述双氧水总共加入时间为30min，双氧水加完后继续反应50min。
10.根据权利要求2或3所述的快干速凝型水泥减水剂组合物的制备方法，其特征在于，加入浓度为7mol/L的氢氧化钠，调节pH值至8。
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