CN102964077B - 一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂，其包括以下重量百分比含量组份：强碱0%-10%，碱性缓冲剂20%-30%，碱性防腐剂20%-30%，水余量，其中各组份含量之和满足100%。本发明还涉及一种制备该稳定增强剂的方法和该稳定增强剂的应用。本发明能显著延长聚羧酸系超塑化剂产品的保质期，无副作用，有效防止胀气、发酸等不良反应的产生；提高缓凝组分、增稠组分等在聚羧酸系超塑化剂产品中的稳定性，不致产生分层、沉淀甚至性能恶化等现象；能有效改善聚羧酸系超塑化剂复配产品的增强性能等，使聚羧酸系体系长时间内保持碱性，不腐蚀钢铁，存储方便、安全。

Description

一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂及制备方法和应用

【技术领域】

本发明涉及一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂，本发明还涉及该增强剂的制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。 

【背景技术】

高效减水剂在混凝土中的应用是混凝土技术的革命性进步，对提高建筑物的质量和使用寿命、降低能耗、节约水泥及减少环境污染等方面都起着重要的作用。随着商品混凝土推广使用的不断发展，出现了一系列工程问题，如强度不高、容易发生离析泌水等现象，混凝土收缩裂缝出现的几率增加了；特别是采用了低水灰比（水胶比）的高早强混凝土结构物出现的早期开裂现象，严重影响了建筑工程的安全质量；混凝土坍落度损失影响十分明显，不可能有更高的减水率；配制大流动、高强度混凝土非常困难等。聚羧酸系超塑化剂属于高效(兼有缓凝、保塑、引气作用)减水剂，同传统的高效减水剂相比具有水泥分散性能更好，保持混凝土的流动性、和易性、减水率可达30%以上，而且克服了传统高效减水剂坍落度经时损失大的特点。 

我国在聚羧酸系超塑化剂的合成方面已做了大量室内试验研究但目前尚未能开发出分别具有缓凝、早强、低引气、对不同水泥适应性好、坍落度可长时间保留的聚羧酸系超塑化剂；对聚羧酸系超塑化 剂尚缺乏合适的改性手段。由于目前国内聚羧酸系超塑化剂在合成后均未进行封端处理，具有一定的活性，在复配过程中，需考虑缓凝组分、增稠组分等加入到聚羧酸系超塑化剂后，该体系是均一的，并能稳定地储存。大量的试验和工程实践表明，以前常用的缓凝组分、增稠组分不能均匀地溶入聚羧酸系超塑化剂的溶液中，有些马上分层，有些会慢慢浮到表面，起不到相应作用。因此想用传统的简单复配方法来对聚羧酸系超塑化剂改性的做法是不合适的。 

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无毒、无异味，能提高聚羧酸系超塑化剂产品各项性能，并降低其成本的聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂。 

本发明的第二个目的是提供一种该聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂的制备方法。 

本发明的第三个目的是提供该聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂应用。 

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： 

一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂，其特征在于包括以下重量百分比含量组份： 

其中各组份含量之和满足100%。 

本发明中强碱可以为氢氧化钠，也可以为氧氧化钾，但因氢氧化钾的成本较高，一般都选择用氢氧化钠，本发明中强碱选用的是固体氢氧化钠。当然，也可以选用高浓度的强碱溶液，相应组分含量也相应改变。 

本发明中碱性缓冲剂为醋酸钠和三乙醇胺按一定比例混合的溶液。 

本发明中醋酸钠和三乙醇胺（TEA）的摩尔比为1：2～2：1，具体地需根据碱性缓冲剂的pKa(酸度系数)和聚羧酸系超塑化剂产品的pH控制值（即目标pH值）来计算。 

本发明中的碱性防腐剂为亚硝酸钠、硫氰酸钠中的一种或两种。 

本发明聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 

a、碱液配制：根据聚羧酸系超塑化剂母料的pH值，计算能将聚羧酸系超塑化剂母料的pH值调整至6-8的强碱的量，用水溶解，得到强碱溶液； 

b、碱性缓冲溶液的配置：根据配制的聚羧酸系超塑化剂产品的pH控制值，以及醋酸钠和三乙醇胺的pKa值，计算并控制醋酸钠和三乙醇胺的摩尔比，然后将碱性缓冲剂均匀加入到强碱溶液中，搅拌均匀后得到碱性缓冲溶液； 

c、将碱性防腐剂均匀、连续加至步骤b得到的碱性缓冲溶液中，在搅拌罐中充分搅拌20～40min至溶解，即可。 

本发明聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂的应用。 

本发明聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂应用时以聚羧酸系超塑化剂母料的有效固含量为基准，添加比例为50%固含量的稳定增强剂，即，所添加的稳定增强剂的固含量占聚羧酸系超塑化剂母料有效固含量的50%，再将聚羧酸系超塑化剂加入到混凝土中，能有效提高混凝土的强度，特别是早期强度。 

与现有技术相比，本发明具备如下优点： 

1、显著延长聚羧酸系超塑化剂产品的保质期，无副作用，有效防止胀气、发酸等不良反应的产生； 

2、提高缓凝组分、增稠组分等在聚羧酸系超塑化剂产品中的稳定性，不致产生分层、沉淀甚至性能恶化等现象； 

3、充分利用碱性缓冲液以及碱性防腐剂的激发水泥及掺合料活性的功能，能有效改善聚羧酸系超塑化剂复配产品的增强性能等； 

4、能够使聚羧酸系体系长时间内保持碱性，不腐蚀钢铁，存储方便、安全； 

5、另外碱性缓冲液与碱性防腐剂有一定辅助减水功能，能不增加或降低复配产品的成本。 

本发明将各组分按科学配比，混合均匀制得成品，该成品无毒、无异味。 

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述： 

实施例1： 

聚羧酸系超塑化剂母料（PCA）的pH值为4.2，复配产品要求控制的pH值为8.0。 

本实施例聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂的各组份重量百分含量为：8%的强碱、22%碱性缓冲剂、20%碱性防腐剂、余量水。 

本实施例总固含量为50%，其中，所述碱性缓冲剂是根据控制的pH值要求（8.0）以及醋酸钠、TEA的pKa值配制而成，本实施例中醋酸钠与TEA摩尔比为2:3。 

实施例1的制备方法如下： 

a、碱液配制：根据聚羧酸系超塑化剂母料的pH值，计算能将聚羧酸系超塑化剂母料的pH值调整至6-8的强碱的量，用水溶解，得到强碱溶液； 

b、碱性缓冲溶液的配置：根据配制的聚羧酸系超塑化剂产品的pH控制值，以及醋酸钠和三乙醇胺的pKa值，计算并控制醋酸钠和三乙醇胺的摩尔比，然后将碱性缓冲剂均匀加入到强碱溶液中，搅拌均匀后得到碱性缓冲溶液； 

c、将碱性防腐剂均匀、连续加至步骤b得到的碱性缓冲溶液中，在搅拌罐中充分搅拌20～40min至溶解，即可。 

应用实施例一： 

发明人对本发明之聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂（以下简称为MF）与现有技术的应用效果进行了测试，相关表格和结果如下所示。 

采用常用几种材料进行复配，分别制成1~4号样品，进行相关试 验研究；其中使用的原材料分别是： 

聚羧酸系超塑化剂母料（PCA），固含量10%； 

本发明MF，固含量50%； 

葡萄糖酸钠（PN），粉体； 

聚乙烯醇（PVA），固含量2%； 

水余量。 

表1：各组分材料在试验样品中的配制比例（重量百分比%） 

编号	PCA	MF	PN	PVA	Water
						1	80	/	2	/	18
2	80	/	/	6	14
						3	72	8	2	/	18
4	72	8	/	6	14

对1~4号样品的pH值、胀气、稳定性以及与铁反应情况等进行了30天的持续观测，其中稳定性反应了样品的分层情况，好表示不分层，一般表示有轻微分层现象，成团表示分层，具体结果见表2。 

表2：1~4号样品稳定性试验结果 

与铁反应情况： 

1、2号样由于呈酸性，当储存在铁质容器中，与铁发生了反应， 变成了黑色； 

3、4号样品则未呈现明显变化。 

应用实施例二： 

聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂在混凝土中的应用试验。 

水泥、粉煤灰、砂、石和水的用量固定，变化外加剂： 

A组为仅掺加聚羧酸系超塑化剂； 

B组为在掺加聚羧酸系超塑化剂的基础上，另加添加固含量比例为50%的本发明实施例1MF； 

将A组、B组搅拌均匀制得混凝土材料。混凝土材料经过成型、标准养护，在不同龄期进行破型，对比A组、B组混凝土材料的力学性能，试验结果显示，B组混凝土的7d、28d抗压强度均高于A，提高幅度达到5%~10%。 

以上所述仅为本发明的实施参考，详细应用建议见本发明产品出厂时提供的使用建议书，所有的试验数据并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可根据性能进行必要的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

使用本发明之稳定增强剂参与到聚羧酸系超塑化剂的复配中，可显著提高聚羧酸系超塑化剂产品的稳定性和储存性，在聚羧酸中添加其他功能性组分时，如缓凝组分、增稠组分等，不会产生不良反应或分层，扩大聚羧酸产品的应用范围；同时，聚羧酸系超塑化剂与增强剂复合，二者之间作用互补，相得益彰，协同效应显著：水泥和混凝 土早期强度有较大的增长，后期强度能持续增长，抗渗性和抗冻性明显改善。本发明可广泛用于聚羧酸系超塑化剂的复配产品中，具有良好的技术和经济效益。 

Claims (3)

1.一种聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂，其特征在于包括以下重量百分比含量组份：

其中各组份含量之和满足100％；

其中的强碱为氢氧化钠；

其中的碱性缓冲剂为醋酸钠和三乙醇胺按摩尔比1：2～2：1混合的溶液；

其中的碱性防腐剂为亚硝酸钠、硫氰酸钠中的一种或两种。

2.一种权利要求1所述聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、碱液配制：根据聚羧酸系超塑化剂母料的pH值，计算能将聚羧酸系超塑化剂母料的pH值调整至6-8的强碱的量，用水溶解，得到强碱溶液；

b、碱性缓冲溶液的配置：根据配制的聚羧酸系超塑化剂产品的pH控制值，以及醋酸钠和三乙醇胺的pKa值，计算并控制醋酸钠和三乙醇胺的摩尔比，然后将碱性缓冲剂均匀加入到强碱溶液中，搅拌均匀后得到碱性缓冲溶液；

c、将碱性防腐剂均匀、连续加至步骤b得到的碱性缓冲溶液中，在搅拌罐中充分搅拌20～40min至溶解，即可。

3.权利要求1所述聚羧酸系超塑化剂复配用稳定增强剂的应用。