CN102786255B - 一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用，该改性剂的制备原料包括以下质量百分比的成分：10～20%的聚醚型聚羧酸减水剂、0.1～10%的引气组分、1～20%的缓凝组分、0.1～2.0%的保水组分和60~85%的水。所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。本发明的改性剂能在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效地增加砂浆体系和易性及塑性；此外，本发明的砂浆改性剂为水性的多功能建筑砂浆改性剂，使用方便，其掺入可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

Description

一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种水性砂浆改性剂及其制备方法与应用，该水性砂浆改性剂是能够用于改善砂浆施工性能（指和易性与粘稠性），尤其是有效地保持、延长砂浆施工性能的一种水性改性剂。

背景技术

水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆。在建筑工程中，砂浆常用作墙体砌筑以及室内外抹灰。因此，砂浆需要有较好的施工性能（指和易性与粘稠性），人们常掺入胶粉、改性纤维素等改善其性能。传统砂浆的和易性及粘稠性损失较快，一般需在现场搅拌并在3-4小时内用完。

一直以来，国内在工地现场常用一种叫“砂浆王”的添加剂。砂浆王是一种俗称，有人也叫它岩石精、水泥塑化剂等。它是一种作用于胶结料（水泥）中，用以改善水泥砂浆性能的物质。主要作用是改善砂浆的和易性、保水性，提高砌抹效率，减少落地灰、节约水泥和石灰膏。然而砂浆王仅可用于改善砂浆和易性，对于施工性能较长时间保持却无能为力，且由于为固体使用较为不便。

随着国家禁止在现场搅拌砂浆相关政策的出台，湿拌砂浆产品必须具有较长的施工性能保持时间——传统的“砂浆王”及其同类产品已无法实现此功能。因此，砂浆专业生产厂家需要一种可用于同时改善并保持砂浆和易性、粘稠性等的改性剂。此外，为使用方便与计量准确，同传统混凝土减水剂类似，此类砂浆改性剂需要为稳定的水剂。

发明内容

针对现有的砂浆改性剂无法较长时间地保持砂浆的施工性能，同时现有的固体砂浆改性剂存在使用不方便和计量欠准确等缺陷，本发明的首要目的在于提供一种水性砂浆改性剂，该砂浆改性剂为稳定的水剂，可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

本发明的另一目的在于提供上述的水性砂浆改性剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述的水性砂浆改性剂的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：

优选地，上述的水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：

所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：

将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂；

所述的烯醇聚醚大单体、丙烯酸与马来酸酐的质量比为100:(3.4-48.0):(0.2-16.0)，优选100:(4.8-42.4):(1.0-9.6)；

所述水的用量为烯醇聚醚大单体质量的90~150%，优选100~120%；

所述过硫酸盐水溶液的用量为聚醚大单体质量的20-40%；

所述过硫酸盐水溶液的质量浓度为4.0-7.0%，优选5.0-6.0%；

所述的滴加过硫酸盐水溶液是在100-150min内滴完；

所述的烯醇聚醚大单体为丙烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种，分子量为600~5000；

所述调节体系pH值是用碱调节，优选用NaOH调节。

所述的引气组分为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、松香衍生物、烷基苯酚聚氧乙烯醚、α-烯丙基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种以上。

所述的缓凝组分为多羟基化合物、羟基羧酸盐及羟基羧酸盐的衍生物、木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐或磷酸盐中的一种以上。

所述的保水组分为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羟丙基淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种以上。

上述的水性砂浆改性剂的制备方法，是将各原料混合，搅拌均匀，即制得水性砂浆改性剂。

上述的水性砂浆改性剂可以用于配制砂浆。使用时将上述的水性砂浆改性剂添加到湿拌砂浆中搅拌均匀即可，其用量为砂浆中胶凝材料质量的2~4%（胶凝材料指水泥和粉煤灰）。

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明从固-液界面作用和气-液界面作用机理出发，通过添加聚醚型聚羧酸减水剂及引气组分，在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效增加砂浆体系和易性及塑性。另外，选用缓凝组分和保水组分，通过体系各组分协效增强作用，有效调控砂浆粘稠性、和易性及其相关性能保持时间。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明从固-液界面作用和气-液界面作用机理出发，通过添加聚醚型聚羧酸减水剂及引气组分，在水泥颗粒表面形成保护膜，同时产生均匀、微小气泡，减少体系里颗粒间的摩擦力，从而有效地增加砂浆体系和易性及塑性。

（2）本发明的砂浆改性剂为一种水性的多功能建筑砂浆改性剂，使用方便，其掺入可显著改善砂浆和易性、粘稠性，并有效保持上述性能8-16小时。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克丙烯醇聚氧乙烯醚（分子量2400）、9.5克丙烯酸、2.0克马来酸酐溶解于105克水中，升温到65℃后均匀滴加25克过硫酸铵水溶液（质量浓度4.5%），120min内滴完，滴加完毕后在65℃下保温3小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将13%的聚醚型聚羧酸减水剂、1%的十二烷基硫酸钠、0.5%的α-烯丙基磺酸钠、1.5%的葡萄糖酸钠、3.0%的三聚磷酸钠、0.5%的聚乙二醇、0.5%的羟丙基纤维素与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

实施例2

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异丁烯醇聚氧乙烯醚（分子量1200）、18克丙烯酸、5克马来酸酐溶解于105克水中，升温到70℃后均匀滴加30克过硫酸铵水溶液（质量浓度6.0%），150min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温4小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将11%的聚醚型聚羧酸减水剂、3.0%的松香酸钠、0.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.5%的葡萄糖酸钠、3.0%的木质素磺酸钠、0.5%的聚乙烯吡咯烷酮、0.6%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

实施例3

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异丁烯醇聚氧乙烯醚（分子量3600）、7.5克丙烯酸、1.2克马来酸酐溶解于105克水中，升温到62℃后均匀滴加32克过硫酸钾水溶液（质量浓度5.0%），150min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温2小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将11.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.0%的松香酸钠、2.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.8%的葡萄糖酸钠、2.5%的木质素磺酸钠、0.5%的聚乙烯吡咯烷酮、0.8%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

实施例4

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克异戊烯醇聚氧乙烯醚（分子量2400）、10.0克丙烯酸、1.6克马来酸酐溶解于105克水中，升温到62℃后均匀滴加20克过硫酸铵水溶液（质量浓度6.5%），150min后滴完，滴加完毕后在60℃下保温2小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将14.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.0%的松香酸钠、1.4%的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、1.6%的三聚磷酸钠、1.0%的木质素磺酸钠、1.0%的聚丙烯酸钠与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

实施例5

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克甲基丙烯酸聚醚大单体（分子量2400）、8.0克丙烯酸、3.0克马来酸酐溶解于105克水中，升温到68℃后均匀滴加40克过硫酸铵水溶液（质量浓度4.0%），140min内滴完，滴加完毕后在60℃下保温2.5小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将15.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、1.2%的十二烷基磺酸钠、1.3%的六偏磷酸钠、1.0%的白糖、1.5%的羟乙基纤维素与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

实施例6

一种水性砂浆改性剂，由以下步骤制备得到：

（1）聚醚型聚羧酸减水剂的制备：将100克甲基丙烯酸聚醚大单体（分子量2400）、7.6克丙烯酸、3.5克马来酸酐溶解于105克水中，升温到65℃后均匀滴加28克过硫酸铵水溶液（质量浓度5.2%），140min内滴完，滴加完毕后在65℃下保温2.5小时，后降温至45℃，加入适量NaOH中和、调整体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂。

（2）将12.0%的聚醚型聚羧酸减水剂、2.2%的十二烷基磺酸钠、2.0%的硼酸钠、2.4%的葡萄糖酸钠、0.8%的羟乙基纤维素、0.6%的羟丙基淀粉与80%的水混合，搅拌均匀，制得水性砂浆改性剂；所述的百分比为各原料占水性砂浆改性剂原料总质量的百分比。

性能测试

将本发明实施例1-6所得到的水性砂浆改性剂、现有技术的萘系减水剂（莱芜天赢新型建材有限公司生产，型号：FDN-Ⅱ）与砂浆混合。砂浆的配方为：水泥、粉煤灰、砂与水的质量比为260:110:1200:210。改性剂（实施例1-6所得到的水性砂浆改性剂、现有技术的萘系减水剂）的掺量为胶凝材料（水泥、粉煤灰）质量的2%。水泥采用PO42.5R水泥，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，砂的细度模数为2.3。所得到的砂浆的性能如下表所示。

注：“空白砂浆”组是未加入任何砂浆改性剂的。

上表为掺有实施例1~6的水性砂浆改性剂的砂浆和掺有萘系减水剂的砂浆以及不加任何砂浆改性剂的砂浆的容重、6个小时后砂浆稠度损失、砂浆初凝时间、28天砂浆强度等性能的对比实验，得出相应的数据。通过比较，可知本发明制备的砂浆改性剂相比传统减水剂，在改善砂浆和易性、粘稠性，尤其在保持砂浆施工性能方面具有明显的优势。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性砂浆改性剂，其特征在于：其制备原料包括以下质量百分比的成分：

聚醚型聚羧酸减水剂：10-20%

引气组分：   　     0.1-10%

缓凝组分：   　     1-20%

保水组分：          0.1-2.0%

水：                60-85%；

所述的聚醚型聚羧酸减水剂由以下方法制备得到：

将烯醇聚醚大单体、丙烯酸、马来酸酐溶解于水中，加热升温至60-70℃后滴加过硫酸盐水溶液，然后在60-65℃下保温2-4h，后降温至45℃，调节体系pH值为7-8，制得聚醚型聚羧酸减水剂；

所述的烯醇聚醚大单体、丙烯酸与马来酸酐的质量比为100:( 3.4-48.0):(0.2-16.0)；

所述的烯醇聚醚大单体为丙烯醇聚氧乙烯醚、异丁烯醇聚氧乙烯醚或异戊烯醇聚氧乙烯醚中的一种，分子量为600~5000。

2.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的水性砂浆改性剂，其制备原料包括以下质量百分比的成分：

聚醚型聚羧酸减水剂：11-15%

引气组分：   　     1.2-3.4%

缓凝组分：   　     2.3-4.5%

保水组分：          1.0-1.5%

水：                80%。

3.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的烯醇聚醚大单体、丙烯酸与马来酸酐的质量比为100:(4.8-42.4):(1.0-9.6)。

4.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述过硫酸盐水溶液的用量为聚醚大单体质量的20-40%；所述过硫酸盐水溶液的质量浓度为4.0-7.0%。

5.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的引气组分为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚、α-烯丙基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的缓凝组分为多羟基化合物、羟基羧酸盐、木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐或磷酸盐中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的水性砂浆改性剂，其特征在于：所述的保水组分为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羟丙基淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种以上。

8.权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将各原料混合，搅拌均匀，即制得水性砂浆改性剂。

9.权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂在砂浆中的应用。

10.根据权利要求9所述的水性砂浆改性剂在砂浆中的应用，其特征在于：使用时，将权利要求1-7任一项所述的水性砂浆改性剂添加到湿拌砂浆中，搅拌均匀即可，水性砂浆改性剂的用量为砂浆中胶凝材料质量的2~4%。