CN113292673B

CN113292673B - 一种改性麦芽糖浆缓凝剂及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN113292673B
Application number: CN202110052326.9A
Authority: CN
Inventors: 尹才能; 非荣祥; 阿光强; 徐顺涛; 阿光城; 徐兴卫
Original assignee: Yunnan Senbo Concrete Admixture Co ltd
Current assignee: Yunnan Senbo Concrete Admixture Co ltd
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2041-01-15
Also published as: CN113292673A

Abstract

本发明公开了一种改性麦芽糖浆缓凝剂及其制备方法和用途，该改性麦芽糖浆缓凝剂包括质量份数为79～157：10～40：0.5～3.2：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750：8～15的麦芽糖浆、丙烯酸、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱。制备时，将麦芽糖浆与丙烯酸按质量份数为4～8：1投入1号反应釜中，再继续加入麦芽糖浆总量的0.5～2％的活化剂，升温至70～90℃搅拌反应4h，降至室温得到中间产物A。将质量份数为100～200：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750的中间产物A、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水投入2号反应釜中，升温至85～90℃搅拌反应4h，降至室温，用液碱调节pH至7左右即得改性麦芽糖浆缓凝剂。

Description

一种改性麦芽糖浆缓凝剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及混凝土的缓凝剂技术领域，具体为一种改性麦芽糖浆缓凝剂及其制备方法和用途。

背景技术

由于混凝土缓凝剂是一种能推迟水泥水化反应，及对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂，所以混凝土缓凝剂在工程建设中有广泛的应用。混凝土缓凝剂通过推迟水泥的水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌的混凝土能在较长时间内保持塑性，方便浇注，提高施工效率。按照化学成分的不同混凝土缓凝剂分为无机混凝土缓凝剂和有机混凝土缓凝剂两种。常用的缓凝剂有羟基羧酸、氨基羧酸、氨基羧酸盐、多元醇、多元醇衍生物和糖类。糖类缓凝剂由于分子结构中含大量的-OH和-COOH，因此促凝效果极强，但此类缓凝剂耐高温性差，与减水剂适应性差，掺量高时会抑制减水，影响混凝土强度。

现有技术中，葡萄糖酸钠是使用范围最广用量最多的缓凝剂，用量少且缓凝效果显著，但是该葡萄糖酸钠缓凝剂存在超掺隐患，用量十分敏感，高温条件下缓凝不够，低温下容易出现超缓凝，对粗砂或河砂适应性差，生产成本高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，发明人进一步的设计研究，利用麦芽糖浆良好的抗结晶性，保水性，适中的粘度，良好的化学稳定性，以及耐热性，将麦芽糖浆作为缓凝剂添加于混凝土外加剂中，有助混凝土的包裹性、和易性、保水性的提高，并对麦芽糖浆进行直接改性，有效的保持并提高混凝土的减水性、保持性和后期强度。

具体的，本发明提供了一种改性麦芽糖浆缓凝剂及其制备方法和用途，解决麦芽糖浆作为缓凝剂的隐患。

一种改性麦芽糖浆缓凝剂，包括麦芽糖浆、丙烯酸或马来酸酐、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱；其中，所述麦芽糖浆、丙烯酸、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱的质量份数为79～157：10～40：0.5～3.2：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750：8～15。

进一步的，所述的活化剂为碳酸氢钠、碳酸钠、三乙醇胺、片碱、浓硫酸中的一种。

进一步的，所述的不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸中的一种或几种。

进一步的，所述的酯类为乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、二硫代磷酸二乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。

进一步的，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

进一步的，所述的液碱为氢氧化钠溶液，其浓度为50％。

进一步的，所述麦芽糖浆内包括麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖，所述麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖的质量百分比分别为79.51％、11.98％和8.51％。

一种改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将麦芽糖浆与丙烯酸或马来酸酐按按质量份数为4～8：1投入1号反应釜中，再向1号反应釜中加入麦芽糖浆总量的0.5～2％的活化剂，开启搅拌器，升温至70～90℃搅拌反应4h，降温至室温得到中间产物A。

步骤2，将中间产物A、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水按质量份数100～200：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750投入2号反应釜中，开启搅拌器，升温至85～90℃搅拌反应4h，降温至室温，再加液碱调节pH至7左右即得改性麦芽糖浆缓凝剂。

一种改性麦芽糖浆缓凝剂作为混凝土外加剂的用途。

进一步的，该混凝土外加剂为改性麦芽糖浆缓凝剂与聚羧酸减水剂复配，且该混凝土外加剂的添加量为2％。

本发明的有益效果：

麦芽糖浆经过改性后，既可以发挥麦芽糖浆在混凝土中的优势，即有助于提高混凝土的包裹性、和易性和保水性，同时麦芽糖浆的缓凝性能够有效的保持或提高混凝土减水性、保持性和后期强度。改性麦芽糖浆缓凝剂的减水性、保持性和后期强度能达到甚至超过葡萄糖酸钠缓凝剂的效果。且该改性麦芽糖浆缓凝剂的原料成本低，合成工艺简单。

对于骨料较粗的混凝土，采用添加了该改性麦芽糖浆缓凝剂的外加剂，可改善骨料较粗的混凝土的和易性，该改性麦芽糖浆缓凝剂对河砂、海砂、天然砂含粉少的材料也非常友好。且在增大50％改性麦芽糖浆缓凝剂用量的情况下也能保持混凝土的和易性，在增大3倍改性麦芽糖浆缓凝剂用量的情况下会延长缓凝时间，但是不存在超缓凝的隐患。

在麦芽糖浆中加入丙烯酸或马来酸酐，其目的在麦芽糖浆中接枝引入活性双键，使带双键的麦芽糖浆能在氧化还原的引发剂体系中与大单体、不饱和酸、酯类和丙烯酰胺发生加成聚合反应，并形成新的共价键相连的大分子，分子量的提高能增大了空间位阻，具有辅助减水的功能，支链上的羧基、酯基、酰胺基可以进一步改善水泥分散性能，麦芽糖浆的多羟基结构起到缓凝作用。活化剂是为了降低活化能，加快反应速率。

该改性麦芽糖浆缓凝剂与聚羧酸减水剂复配使用，具有叠加减水的作用，可大幅度提高混凝土的和易性，对砂石材料的适应能力强，抗泥性强。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

以下实施方式中所述质量份数的每份可以是1kg。

一种改性麦芽糖浆缓凝剂，包括麦芽糖浆、丙烯酸、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱；其中，所述麦芽糖浆、丙烯酸、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱的质量份数为79～157：10～40：0.5～3.2：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750：8～15。

优选的，该改性麦芽糖浆缓凝剂包括麦芽糖浆、马来酸酐、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱；其中，所述麦芽糖浆、马来酸酐、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱的质量份数为79～157：10～40：0.5～3.2：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750：8～15。

所述的活化剂为碳酸氢钠、碳酸钠、三乙醇胺、片碱、浓硫酸中的一种。

所述的不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸中的一种或几种。

所述的酯类为乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、二硫代磷酸二乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。

所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

所述的液碱为氢氧化钠溶液，其浓度为50％。

所述麦芽糖浆内包括麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖，所述麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖的质量百分比分别为79.51％、11.98％和8.51％。

一种改性麦芽糖浆缓凝剂作为混凝土外加剂的用途。

该混凝土外加剂为改性麦芽糖浆缓凝剂与聚羧酸减水剂复配，且该混凝土外加剂的添加量为2％。

实施例1

将400kg的麦芽糖浆和100kg的丙烯酸投入1号反应釜中，再向1号反应釜中加入4kg的碳酸氢钠，开启搅拌器，升温至70～90℃反应4h，降温至室温得到单酯。再将100kg的单酯、20kg的甲基丙烯酸、20kg的马来酸、5kg的丙烯酸羟乙酯、15kg的二硫代磷酸二乙酯、20kg的丙烯酰胺、1kg的过硫酸钾和500kg的去离子水投入2号反应釜中，开启搅拌器，升温至85～90℃搅拌反应4h，降温至室温，再加入8kg的氢氧化钠溶液调节pH至7左右即得改性麦芽糖浆缓凝剂。

实施例2

将800kg的麦芽糖浆和100kg的丙烯酸投入反应釜中，再向1号反应釜中加入4.8kg的浓硫酸，开启搅拌器，升温至70～90℃反应4h，降温至室温得到单酯。再将100kg的单酯、20kg的丙烯酸、20kg马来酸、5kg的乙二醇二甲基丙烯酸酯、15kg的封端酰胺磷酸酯、20kg的丙烯酰胺、1kg的过硫酸铵和500kg的去离子水投入2号反应釜中，开启搅拌器，升温至85～90℃搅拌反应4h，降温至室温，再加入8kg的氢氧化钠溶液调节pH至7左右即得改性麦芽糖浆缓凝剂。

实施例3

将800kg的麦芽糖浆和100kg的马来酸酐投入1号反应釜中，再向1号反应釜中加入9.6kg的片碱，开启搅拌器，升温至70～90℃反应4h，降温至室温得到单酯。再将200kg的单酯、50kg的甲基丙烯酸、30kg的富马酸、10kg的二硫代磷酸二乙酯、30kg的聚乙二醇二丙烯酸酯、40kg的丙烯酰胺、5kg的过硫酸铵和750kg的去离子水投入2号反应釜中，开启搅拌器，升温至85～90℃搅拌反应4h，降温至室温，再加入15kg的氢氧化钠溶液调节pH至7左右即得改性麦芽糖浆缓凝剂。

混凝土的配合比如表1所示。

表1

所述改性麦芽糖浆缓释剂与聚羧酸减水剂复配后作为外加剂的复配方式如表2所示，且聚羧酸减水剂的掺量为2.0％。

表2

编号	减水母液/g	保坍剂/g	缓凝剂/g	水/g
					1	120	30	0	850
2	120	30	25	825
					3	120	30	35	815
4	120	30	50	800
					5	120	30	75	775

当采用2号外加剂时，使用该改性麦芽糖浆缓凝剂的混凝土，与一般混凝土和使用西王葡萄糖酸钠作缓凝剂的混凝土的工作性能对比如表3所示。其中，表3中的PN为西王葡萄糖酸钠。

表3

当室温为27℃，混凝土为1号配合比，且外加剂的掺量为2.0％时，使用该改性麦芽糖浆缓凝剂的混凝土，与一般混凝土和使用西王葡萄糖酸钠作缓凝剂的混凝土的缓凝时间如表4所示。其中，表4中的PN为西王葡萄糖酸钠。

表4

当添加不同缓凝剂后的混凝土的抗压强度如表5所示。

表5

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述改性麦芽糖浆缓凝剂包括麦芽糖浆、马来酸酐、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱；其中，麦芽糖浆、马来酸酐、活化剂、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水和液碱的质量份数为79～157：10～40：0.5～3.2：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750：8~15；

其制备包括以下步骤：

步骤1，将麦芽糖浆与马来酸酐按质量份数为4～8：1投入1号反应釜中，再向1号反应釜中加入麦芽糖浆总量的0.5～2%的活化剂，开启搅拌器，升温至70～90℃搅拌反应4h，降温至室温得到中间产物A；

步骤2，将中间产物A、不饱和酸、酯类、丙烯酰胺、引发剂、去离子水按质量份数100～200：40～80：20～40：20～40：1～5：500～750投入2号反应釜中，开启搅拌器，升温至85～90℃搅拌反应4h，降温至室温，再用液碱调节pH至7即得改性麦芽糖浆缓凝剂；

所述酯类为乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、封端酰胺磷酸酯、二硫代磷酸二乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述的活化剂为碳酸氢钠、碳酸钠、三乙醇胺、片碱、浓硫酸中的一种。

3.根据权利要求1所述的改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

5.根据权利要求1所述的改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述的液碱为氢氧化钠溶液，其浓度为50%。

6.根据权利要求1～5任一项所述的改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法，其特征在于，所述麦芽糖浆内包括麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖，所述麦芽糖、葡萄糖和麦芽三糖的质量百分比分别为79.51%、11.98%和8.51%。

7.一种如权利要求1～6任一项所述改性麦芽糖浆缓凝剂的制备方法得到的改性麦芽糖浆缓凝剂作为混凝土外加剂的用途。

8.根据权利要求7所述的一种改性麦芽糖浆缓凝剂作为混凝土外加剂的用途，其特征在于，该混凝土外加剂为改性麦芽糖浆缓凝剂与聚羧酸减水剂复配，且该混凝土外加剂的添加量为2%。