CN113185649B - 混凝土用抗泌水剂及制备方法、混凝土外加剂、混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土用抗泌水剂及制备方法、混凝土外加剂、混凝土。其中，所述混凝土用抗泌水剂的制备方法，包括：将聚合小单体、还原剂和链转移剂加入滴加罐中，制得聚合小单体溶液；依次将改性烯基聚氧乙烯醚和氧化剂加入到反应容器中，制得改性烯基聚氧乙烯醚溶液；将聚合小单体溶液滴加入改性烯基聚氧乙烯醚溶液中，并进行保温反应后，制得混凝土抗泌水剂。本发明的混凝土用抗泌水剂，具有缓释性的胶凝材料分散基团及特殊长链分子结构。在保持混凝土经时工作性的前提下，降低了外加剂的出机减水率及泌水率，防止混凝土出机离析。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土用抗泌水剂及制备方法、混凝土外加剂、混凝土。
背景技术
随着经济的快速发展，我国的建筑业也在迅猛发展，混凝土的使用量也大大增加。
混凝土在运输、振捣、泵送的过程中出现粗骨料下沉，水分上浮的现象称为混凝土泌水。泌水是新拌混凝土工作性一个重要方面。
由于用于配制普通混凝土的砂、石等骨料的密度较大，砂、石等骨料与普通混凝土中的其他组分的密度相差较大，从而使得普通混凝土在拌制过程中可能会出现骨料下沉、水分上浮的现象，出现泌水现象，进而容易导致普通混凝土的密度不均匀，使得普通混凝土的抗压强度容易受到影响。
在混凝土泌水现象中，混凝土出机泌水最为常见。通过普通的抗泌水剂或者改变外加剂配比的方法改善出机泌水现象，容易造成混凝土流动性经时损失，运抵工地后工作性差等问题。
发明内容
本发明提供了一种混凝土用抗泌水剂及制备方法、混凝土外加剂、混凝土。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土用抗泌水剂的制备方法，包括：将聚合小单体、还原剂和链转移剂加入滴加罐中，制得聚合小单体溶液；依次将改性烯基聚氧乙烯醚和氧化剂加入到反应容器中，制得改性烯基聚氧乙烯醚溶液；将聚合小单体溶液滴加入改性烯基聚氧乙烯醚溶液中，并进行保温反应后，制得混凝土抗泌水剂。
第二方面，本发明还提供了一种混凝土用抗泌水剂，所述混凝土用抗泌水剂的结构式为：其中R1、R2、R3中亚甲基的数量分别为f、g、h，f为不超过2的自然数，g为不超过6的自然数，h为1～8之间的正整数；以及a为1～10之间的正整数，b为15～75之间的正整数，c为3～20之间的正整数，d为不超过8的自然数，e为6～40之间的正整数，n为4～42之间的正整数。
第三方面，本发明还提供了一种混凝土外加剂，包括：5～30wt％的如前所述的混凝土用抗泌水剂。
第四方面，本发明还提供了一种混凝土，包括：水泥以及如前所述的混凝土外加剂。
本发明的有益效果是，本发明的混凝土用抗泌水剂，具有缓释性的胶凝材料分散基团及特殊长链分子结构。在保持混凝土经时工作性的前提下，降低了外加剂的出机减水率及泌水率，防止混凝土出机离析。因为本发明的混凝土用抗泌水剂自身也可起到一定的减水效果，使得本发明的抗泌水混凝土外加剂相比传统抗泌水混凝土外加剂降低了综合成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的制备混凝土用抗泌水剂的工艺流程图；
图2是本发明的实施例1中制得的混凝土用抗泌水剂的Fourier-IR测试图谱；
图3是本发明实施例1中制得的混凝土用抗泌水剂的水相GPC测试图谱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实际生产中绝大多数混凝土离析泌水产生于混凝土拌合出机30min内，而现有技术的抗泌水剂仅能保障混凝土在出机2小时内的流动性，而不能长时间为混凝土提供减水效果，使2小时后产生工作性经时损失；因此，其限制了混凝土在长时间运输上的应用。
为了解决上述技术问题，如图1所示，本发明提供了一种混凝土用抗泌水剂的制备方法，包括：将聚合小单体、还原剂和链转移剂加入滴加罐中，制得聚合小单体溶液；依次将改性烯基聚氧乙烯醚和氧化剂加入到反应容器中，制得改性烯基聚氧乙烯醚溶液；将聚合小单体溶液滴加入改性烯基聚氧乙烯醚溶液中，并进行保温反应后，制得混凝土抗泌水剂。
具体的，依次将改性烯基聚氧乙烯醚、氧化剂和水加入反应容器中充分搅拌溶解，制备含30～60wt％改性烯基聚氧乙烯醚的水溶液；将聚合小单体、还原剂、链转移剂、与水加入滴加罐中充分搅拌溶解，制备含20～95wt％聚合小单体的水溶液；将滴加罐的溶液加入反应容器中，同时控制滴加速率使滴加罐中的溶液在20～90分钟内滴加完成；在滴加罐中的溶液滴加完成后，将反应容器在25～65℃下，保温反应30～90min，制得混凝土用抗泌水剂。
其中，可选的，所述改性烯基聚氧乙烯醚的结构式为：其中R1、R2中亚甲基的数量分别为f、g，f为0～2之间的自然数，g为0～6之间的自然数；以及b为15～75之间的正整数。
可选的，所述聚合小单体包括：丙烯酸和丙烯酸羟基烷基酯。
其中，所述丙烯酸羟基烷基酯的结构式为：式中，R3中亚甲基的数量为h，h为1～8之间的正整数。
可选的，所述聚合小单体还包括：顺丁烯二酸酐。
具体的，制备所述混凝土用抗泌水剂的化学反应式为：
可选的，所述改性烯基聚氧乙烯醚、聚合小单体、氧化剂、还原剂、链转移剂的质量份数分别为：48～160、6.6～49.5、0.05～2、0.05～1、0.1～2。其中，所述聚合小单体中丙烯酸、顺丁烯二酸酐、丙烯酸羟基烷基酯的质量份数分别为：1.4～9.6、0～5.2、5.2～34.7。
可选的，所述氧化剂可以但不限于包括过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢、过氧乙酸中的一种或几种混合物。
可选的，所述还原剂可以但不限于包括硫酸亚铁、亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、草酸、次磷酸钠、甲醛次硫酸氢钠中的一种或几种。
可选的，所述链转移剂包括：巯基乙醇、巯基丙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、正十二硫醇中的一种或几种。
可选的，在所述保温反应结束后，向反应容器中加入碱溶液中和至中性，以提高反应后溶液的稳定性，便于储运；其中所述碱可以但不限于包括氢氧化钠、氢氧化钙中的一种或两种。
可选的，所述保温反应的反应温度可以但不限于为25～65℃。
进一步的，本发明还提供了一种混凝土用抗泌水剂，所述混凝土用抗泌水剂的结构式为：其中R1、R2、R3中亚甲基的数量分别为f、g、h，f为不超过2的自然数，g为不超过6的自然数，h为1～8之间的正整数；以及a为1～10之间的正整数，b为15～75之间的正整数，c为3～20之间的正整数，d为不超过8的自然数，e为6～40之间的正整数，n为4～42之间的正整数。
进一步的，本发明还提供了一种混凝土外加剂，包括：5～30wt％的如前所述的混凝土用抗泌水剂。
进一步的，本发明还提供了一种混凝土，包括：水泥和混凝土外加剂；其中所述混凝土外加剂中含有5～30wt％的如前所述的混凝土用抗泌水剂。
实施例1
向反应釜中加入水1000质量份，异戊烯基聚氧乙烯醚1200质量份，双氧水5质量份，过氧乙酸2质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，抗坏血酸1质量份，亚硫酸氢铵1质量份，巯基丙酸9质量份，丙烯酸50质量份，丙烯酸羟丙酯200质量份，搅拌均匀得滴加液。通过恒温水浴控制反应釜保持35摄氏度。同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，30min内加完。保温反应60min之后加入40％氢氧化钠溶液70质量份，水1032质量份。即得混凝土用抗泌水剂A。
将160质量份混凝土用抗泌水剂A、40质量份聚羧酸减水剂、799.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得抗泌水混凝土外加剂A。
实施例2
向反应釜中加入水500质量份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚500质量份，双氧水1质量份，过硫酸铵2质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，甲醛次硫酸氢钠0.2质量份，亚硫酸氢钠0.8质量份，巯基乙酸3质量份，丙烯酸90质量份，顺丁烯二酸酐50质量份，丙烯酸羟乙酯300质量份，搅拌均匀得滴加液。通过恒温水浴控制反应釜保持25摄氏度。同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，60min内加完。保温反应45min之后加入40％氢氧化钠溶液227质量份，水593.5质量份。即得混凝土用抗泌水剂B。
将160质量份混凝土用抗泌水剂B、40质量份聚羧酸减水剂、799.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得抗泌水混凝土外加剂B。
实施例3
向反应釜中加入水1000质量份，异戊烯基聚氧乙烯醚1500质量份，双氧水8质量份，过硫酸钠4质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，硫酸亚铁2质量份，亚硫酸氢钠8质量份，巯基乙酸3质量份，巯基丙醇15质量份，丙烯酸15质量份，丙烯酸羟乙酯140质量份，丙烯酸羟丙酯200质量份，搅拌均匀得滴加液。通过恒温水浴控制反应釜保持60摄氏度。同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，90min内加完。保温反应30min之后加入40％氢氧化钠溶液20质量份，水1723质量份。即得混凝土用抗泌水剂C。
将160质量份混凝土用抗泌水剂C、40质量份聚羧酸减水剂、799.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得抗泌水混凝土外加剂C。
对比例1
将190质量份聚羧酸减水剂、809.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得普通混凝土外加剂D。
对比例2
将190质量份聚羧酸减水剂、20质量份麦芽糊精、789.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得抗泌水混凝土外加剂E。
对比例3
将190质量份聚羧酸减水剂、10质量份聚丙烯酰胺、799.5质量份水、0.5质量份油脂类引气剂混合均匀即得抗泌水混凝土外加剂F。
分别将本发明实施例1至实施例3制得的抗泌水混凝土外加剂以及对比例1至对比例3应用于水泥净浆流动性试验，试验方法参照GB/T 8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法，其中外加剂掺量为6g，实验所用水泥为燕东42.5普通硅酸盐水泥。出机后在室温下静置，每小时测量一次水泥净浆流动度，试验结果如表1。
表1各实施例及对比例制得的抗泌水剂净浆流动性能测试结果
由表1可知，应用本发明实施例1至实施例3的水泥净浆，在出机时表现出了很强的抗泌水性及较弱的流动性，随着水泥水化作用的进行，水泥净浆的流动性逐步提升，可保障水泥净浆在出机5小时后仍有较强流动性。和对比例1相比，本发明实施例有明显的抗出机泌水效果；和对比例2、3相比，本发明实施例有更好的流动性以及更强的保持经时流动性的能力。
由图2可知，实施例1中制得的混凝土用抗泌水剂在1722.14cm-1为碳基特征吸收峰，3430.04cm-1为羟基氧氢键特征峰，1104.27cm-1为羟基碳氧键特征峰，1250.51cm-1为羟基C-O特征峰，950.65cm-1为醚C-O特征峰，1454.46cm-1为高分子C-C主链特征峰。由图3可知，实施例1中制得的混凝土用抗泌水剂的数均分子量为13513；重均分子量为23380；z均分子量为41427。
将实施例1至实施例3，以及对比例1至对比例3中制得的混凝土外加剂应用于制备混凝土，进行工作性能测试，测试方法参照GB/T 50080-2016普通混凝土拌和物性能试验方法标准；测试结果见表2。
其中，所述混凝土由胶凝材料、机制砂、粗骨料、水和混凝土外加剂组成，所述胶凝材料的含量为461质量份，所述胶凝材料包括：248质量份的水泥，78质量份的粉煤灰和135质量份的矿粉；其中水泥采用燕东42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为I级灰，矿粉为S95级矿粉；所述机制砂的细度模数为2.7，含量为756质量份；所述粗骨料为5～20连续级配玄武岩，含量为1020质量份；水为125质量份；所述外加剂为8.7质量份。
表2混凝土的工作性能测试结果
由表2中数据可知，将本发明实施例1至实施例3制备的抗泌水混凝土外加剂相较于对比例1中的普通混凝土外加剂应用于普通混凝土中，抗泌水性能明显提高。相较于对比例2、3中的抗泌水混凝土外加剂应用于普通混凝土中提升了混凝土流动性和工作性，并显著减少了工作性能的经时损失。
综上所述，本发明的混凝土用抗泌水剂，具有缓释性的胶凝材料分散基团及特殊长链分子结构。在保持混凝土经时工作性的前提下，降低了外加剂的出机减水率及泌水率，防止混凝土出机离析，应用抗泌水剂使混凝土流动性下降，保水性增强；混凝土用抗泌水剂主要通过酯来保护羧基使其缓释。因为本发明的混凝土用抗泌水剂自身也可起到一定的减水效果，使得本发明的抗泌水混凝土外加剂相比传统抗泌水混凝土外加剂降低了综合成本，与现有技术中的保坍减水剂相比，应用抗泌水剂的混凝土出机减水率及流动性更小，更有利于控制混凝土的出机泌水。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种混凝土用抗泌水剂的制备方法，其特征在于，包括：
向反应釜中加入水1000质量份，异戊烯基聚氧乙烯醚1200质量份，双氧水5质量份，过氧乙酸2质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，抗坏血酸1质量份，亚硫酸氢铵1质量份，巯基丙酸9质量份，丙烯酸50质量份，丙烯酸羟丙酯200质量份，搅拌均匀得滴加液；
通过恒温水浴控制反应釜保持35摄氏度；
同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，30min内加完；
保温反应60min之后加入40％氢氧化钠溶液70质量份，水1032质量份；
即得混凝土用抗泌水剂。
2.一种混凝土用抗泌水剂的制备方法，其特征在于，包括：
向反应釜中加入水500质量份，甲基烯丙基聚氧乙烯醚500质量份，双氧水1质量份，过硫酸铵2质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，甲醛次硫酸氢钠0 .2质量份，亚硫酸氢钠0 .8质量份，巯基乙酸3质量份，丙烯酸90质量份，顺丁烯二酸酐50质量份，丙烯酸羟乙酯300质量份，搅拌均匀得滴加液；
通过恒温水浴控制反应釜保持25摄氏度；
同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，60min内加完；
保温反应45min之后加入40％氢氧化钠溶液227质量份，水593 .5质量份；
即得混凝土用抗泌水剂。
3.一种混凝土用抗泌水剂的制备方法，其特征在于，包括：
向反应釜中加入水1000质量份，异戊烯基聚氧乙烯醚1500质量份，双氧水8质量份，过硫酸钠4质量份，搅拌均匀；向滴加罐中依次加入水100质量份，硫酸亚铁2质量份，亚硫酸氢钠8质量份，巯基乙酸3质量份，巯基丙醇15质量份，丙烯酸15质量份，丙烯酸羟乙酯140质量份，丙烯酸羟丙酯200质量份，搅拌均匀得滴加液；
通过恒温水浴控制反应釜保持60摄氏度；
同时开启滴加罐下的直流变频蠕动泵，控制泵速使滴加液匀速加入反应釜，90min内加完；
保温反应30min之后加入40％氢氧化钠溶液20质量份，水1723质量份；
即得混凝土用抗泌水剂。
4.一种混凝土外加剂，其特征在于，包括：
5～30wt％的如权利要求1-3任一项所述的混凝土用抗泌水剂。
5.一种混凝土，其特征在于，包括：
水泥；以及
如权利要求4所述的混凝土外加剂。
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