CN102060463B - 一种低成本混凝土防冻泵送剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土泵送剂领域，涉及一种低成本混凝土防冻泵送剂及制备方法。由以下重量百分比的原料组成：固含量为40%的聚羧酸减水剂20～30%；引气剂0.3～0.4%；缓凝剂0.9～2%；固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物11～15%；木质素磺酸钠6～10%；防冻组分2～4%；余量为水。制备方法：将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入升温至45～55℃，搅拌均匀；将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均匀。性能好，其防冻性、泵送性、减水率、抗压强度比等综合指标优于单纯使用聚羧酸减水剂或磺化丙酮-甲醛缩合物减水剂的防冻泵送剂；适应性较强，性价比高。

Description

一种低成本混凝土防冻泵送剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土泵送剂领域，特别涉及一种低成本混凝土防冻泵送剂，还涉及此泵送剂的制备方法。

背景技术

混凝土泵送剂是用于混凝土拌合、施工时的一种外加剂，能够增加混凝土的工作性，使混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能，泵送剂是现代化混凝土施工过程中必须使用的一种外加剂。在常温环境中进行泵送施工，只掺入泵送剂即可，但是在寒冷地区冬季负温下进行施工，还必须考虑混凝土的防冻性能，这时候就需要防冻泵送剂，顾名思义，它既可赋予混凝土良好的可泵性，还可使混凝土具有防冻性能。

目前冬季施工混凝土所采用的液体防冻泵送剂，基本上是以萘系高效减水剂为主体再复配其它缓凝、防冻等组分制成的。由于近年萘系减水剂主原料工业萘价格逐年攀升，致使该防冻泵送剂生产成本越来越高。另外，受分子结构制约，使用该泵送剂配制的混凝土坍落度损失十分明显，且混凝土容易发粘。

聚羧酸类高性能减水剂从分子结构、作用原理和在混凝土中的表现行为与传统萘系减水剂有很大区别，与传统减水剂相比聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高，混凝土拌合物工作性及工作性保持性好，氯离子、硫酸盐和碱含量较低等特点，用其配制的混凝土收缩率较小、可改善混凝土的体积稳定性和耐久性。近年来国内许多大中专院校及生产企业都对聚羧酸减水剂的合成和应用进行了大量研究，且大批量工业化生产，聚羧酸减水剂的应用是绿色混凝土外加剂发展的一个重要方向，目前存在的主要问题是价格较高、与萘系减水剂常用的引气剂、防冻剂、缓凝剂等适应性不好。

磺化丙酮-甲醛缩合物减水率高、对混凝土早期强度的增长非常有利，但是在配制大流动性混凝土时的流动度损失较大，且掺加大剂量磺化丙酮-甲醛缩合物会使混凝土表面颜色变深，因此影响了其应用推广。

发明内容

为克服以上问题，本发明提供了一种适宜在我国北方温度较低的冬季使用，性价比较高的聚羧酸混凝土防冻泵送剂。

本发明改变了传统防冻泵送剂主要依靠加入大剂量防冻盐来达到防冻效果的方法，利用减少游离水总量、加入有机化合物的方法来改变混凝土的冰晶形态，有利于提高混凝土的耐久性；与木质素磺酸钠进行复配，一方面可以降低减水剂的成本；另一方面可以减小聚羧酸系减水剂单独使用时对掺量变化和其他材料变化的敏感性；掺加磺化丙酮-甲醛缩合物可以有效利用该减水剂高减水率低成本的优势，利用磺化丙酮对聚羧酸系减水剂进行改性，提高本发明聚羧酸防冻泵送剂的性价比。

本发明是通过以下措施实现的：

一种混凝土防冻泵送剂，由以下重量百分比的原料组成：

固含量为40%的聚羧酸减水剂：             20%～30%；

引气剂：                                 0.3%～0.4%；

缓凝剂：                                 0.9%～2%；

固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物：      11%～15%；

木质素磺酸钠：                           6%～10%；

防冻组分：                               2%～4%；

余量为水。

所述的混凝土防冻泵送剂，优选由以下重量百分比的原料组成：

固含量为40%的聚羧酸减水剂：             20%；

引气剂：                                 0.4%；

缓凝剂：                                 2%；

固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物：      15%；

木质素磺酸钠：                           10%；

防冻组分：                               2%；

余量为水。

所述聚羧酸减水剂由以下步骤制得：将350~500份去离子水和180~250份分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯置于反应釜内，升温至60~70℃，加入0.5~0.8份双氧水反应5~10min后，分别滴加60~80份50wt%的丙烯酸水溶液和5~10份10wt%的硫代硫酸钠水溶液，4~5h滴加完毕，保温1~2h，降温至40℃以下，中和至PH为6~7，得到所述聚羧酸减水剂，分子量在5000~20000之间，调整固含量为40%。

所述磺化丙酮-甲醛缩合物的分子量为3000~10000。

所述引气剂为三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。

所述缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂中的一种或两种。

所述防冻组分为乙二醇。

所述的混凝土防冻泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入容器中，升温至45～55℃，搅拌均匀； 

（2）将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；

（3）将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均匀。

本发明的有益效果是：

1、利用本发明产品配制的混凝土性能好，其防冻性、泵送性、减水率、抗压强度比等综合指标优于单纯使用聚羧酸减水剂或磺化丙酮-甲醛缩合物减水剂的防冻泵送剂。减水率达到36%以上、60min坍落度基本不损失、28d抗压强度提高140%以上。

2、本产品对各种水泥的适应性较强。

3、性价比高，本发明产品中巧妙利用了磺化丙酮-甲醛缩合物成本低、与聚羧酸类减水剂适应性好、且有较高减水率的特点，有效地在聚羧酸减水剂母体中配入磺化丙酮-甲醛缩合物，解决了单独使用聚羧酸减水剂成本高的问题和单独使用磺化丙酮-甲醛缩合物时混凝土变色问题。

具体实施方式

实施例1

将380kg去离子水和180kg分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯（TPEG）置于反应釜内，升温至60℃，加入0.5kg双氧水反应8min后，分别滴加60kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和5kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。4h滴加完毕，保温2h，降温至40℃以下，用碱液中和至PH为6~7，既得所述聚羧酸减水剂，调整固含量为40%。

将506 kg水、200 kg所得聚羧酸减水剂、4 kg三萜皂甙、150 kg 36%浓度的磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入100 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg和乙二醇20 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-1。

实施例2 

将430kg去离子水和245kg分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯（TPEG）置于反应釜内，升温至70℃，加入0.8kg双氧水反应10min后，分别滴加80kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和8kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。5h滴加完毕，保温1h，降温至40℃以下，用碱液中和至PH为6~7，既得所述聚羧酸减水剂，分子量在5000~20000之间，调整固含量为40%。

将481kg水、280kg所得聚羧酸减水剂、2kg脂肪醇聚氧乙烯醚、2kg三萜皂甙、110 kg磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入70 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠10kg硼砂5kg和乙二醇40 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-2。

实施例3 

将498kg水、250kg实施例2所得聚羧酸减水剂、3kg三萜皂甙、130 kg磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入80 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将硼砂15kg和乙二醇30 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-3。

实施例4 

将483kg水、300kg实施例2所得聚羧酸减水剂、3kg脂肪醇聚氧乙烯醚、120 kg磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入60 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将葡糖糖酸钠5kg、硼砂4kg和乙二醇25 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-4。

对比实施例1

将380kg去离子水和180kg分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯（TPEG）置于反应釜内，升温至60℃，加入0.5kg双氧水反应8min后，分别滴加60kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和5kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。4h滴加完毕，保温2h，降温至40℃以下，用碱液中和至PH为6~7，既得所述聚羧酸减水剂，

将521 kg水、335 kg所得聚羧酸减水剂、4 kg三萜皂甙加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入100 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg和乙二醇20 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-5。

对比实施例2

将484 kg水、4 kg三萜皂甙、372 kg 36%浓度的磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45～55℃。加入100 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是950~1000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg和乙二醇20 kg投入到反应釜中，搅拌均匀，自然冷却至室温，既得成品HY-6。

应用例1  

参照JC475-2004《混凝土防冻剂》和JC473-2001《混凝土泵送剂》标准检测上述实施例制备的聚羧酸防冻泵送剂，所得防冻泵送剂掺量为胶凝材料的1%，结果见下表1 。  

表1上述实施例制得泵送剂的性能效果对比表 

由上表可以看出，本发明泵送剂的综合性能比单纯使用聚羧酸减水剂或单纯使用磺化丙酮-甲醛缩合物减水剂的泵送剂的综合性能好，并且成本方面比单纯使用聚羧酸减水剂的泵送剂降低了14-30%，其中实施例1的综合性能最好，成本最低。

本产品对各种水泥的适应性较强，分别取武汉华新水泥、长春亚泰水泥、浙江三狮水泥、江苏潥阳南方水泥水泥、辽宁金地球水泥、河南同力水泥等做比较试验，均有较好的适应性。

Claims (8)

1.一种混凝土防冻泵送剂，其特征是由以下重量百分比的原料组成：

固含量为40%的聚羧酸减水剂：             20%～30%；

引气剂：                                 0.3%～0.4%；

缓凝剂：                                 0.9%～2%；

固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物：      11%～15%；

木质素磺酸钠：                           6%～10%；

防冻组分：                               2%～4%；

余量为水。

2.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于优选由以下重量百分比的原料组成：

固含量为40%的聚羧酸减水剂：             20%；

引气剂：                                 0.4%；

缓凝剂：                                 2%；

固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物：      15%；

木质素磺酸钠：                           10%；

防冻组分：                               2%；

余量为水。

3.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述聚羧酸减水剂由以下步骤制得：将350~500质量份去离子水和180~250质量份分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯置于反应釜内，升温至60~70℃，加入0.5~0.8质量份双氧水反应5~10min后，分别滴加60~80质量份50wt%的丙烯酸水溶液和5~10质量份10wt%的硫代硫酸钠水溶液，4~5h滴加完毕，保温1~2h，降温至40℃以下，中和至PH为6~7，得到所述聚羧酸减水剂，分子量在5000~20000之间，调整固含量为40%。

4.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述磺化丙酮-甲醛缩合物的分子量为3000~10000。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述引气剂为三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂中的一种或两种。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述防冻组分为乙二醇。

8.一种权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入容器中，升温至45～55℃，搅拌均匀； 

（2）将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；

（3）将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均匀。