CN103011662B - 一种碱激发高性能减水剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱激发高性能减水剂，由复合碱激发剂、复合减水剂、造纸厂黑液、复合缓凝剂、引气剂、复合增稠剂、复合调节剂和余量的水组成。其制备方法：将上述各组分和水按照一定顺序依次加入反应釜内，在室温环境下混合反应得到最终产品。本发明公开的碱激发高性能减水剂可激发矿渣、粉煤灰、矸石等混合材的胶凝活性，对不同水泥与高掺合料混凝土适应性优良，可大大减少水泥熟料的添加量。在混凝土中具有减水率高、和易性好、增强效果明显、保塌效果好、凝结时间可调等特点。并且这种外加剂生产过程简单、无污染、能耗低、成本低，可以解决造纸厂黑液的环境污染问题，具有很好的实用性。

Description

一种碱激发高性能减水剂及制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂的制备领域，具体涉及一种碱激发高性能减水剂及制备方法。

背景技术

一个多世纪以来硅酸盐水泥一直是使用最为广泛的建筑材料。然而，迅速发展的硅酸盐水泥工业也越来越面临着资源、能源和环境保护严重制约的问题。因为硅酸盐水泥的生产工艺是“两磨一烧”，消耗大量资源、能源。对人类生存环境产生严重的影响与破坏。特别是石灰石与煤炭等原料属于不可再生资源，并且水泥熟料需要高温烧结，石灰石和煤炭燃烧排出大量有害气体。目前解决以上问题的一个有效途径是添加工业废渣，减少对天然资源的开采，保护资源，保护环境，减少能源的消耗。这一类材料包括矿渣、粉煤灰、赤泥、磷渣与煤矸石等。而这些大量添加混合材水泥或混凝土的对高性能减水剂的适用性产生很多不良影响。

混凝土是世界上用量最大、应用最广泛的建筑材料。随着我国基础建设的全面展开，铁路、公路、桥梁等建筑上的混凝土用量大大增加，对现代混凝土技术的要求也越来越高。具有高减水率、低坍损、高强、超高强特点的高性能混凝土是混凝土发展的方向。作为混凝土第五组分的减水剂为了适应混凝土技术的发展，要求具有更高的性能。聚羧酸系外加剂具有低掺量高减水率、混凝土分散效果较好、对环境无污染等优点，所以推广应用很快，目前已占据了减水剂的大部分市场。但是随着使用范围的扩大，一些不足也慢慢暴露出来，特别是对掺合料较多的水泥或混凝土中，其适应性不好。或者在低标号的混凝土配比中，以及低胶凝材料混凝土中，其保塌性能较差，泌水严重，坍落度损失较快，和易性不好。

碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料。通过添加碱激发剂可以激发煤灰、矿渣、煤灰、赤泥、磷渣与煤矸石等常见的工业废渣的胶凝活性，大大提高添加大量混合材水泥的强度。但是这些碱激发胶凝材料混凝土拌合物存在和易性较差，凝结时间短，且对硅酸盐水泥具有良好减水作用的减水剂往往无效，收缩率大以及因收缩而导致的开裂等问题。

发明内容

针对上述聚羧酸高性能减水剂对添加大量工业废渣水泥的适应性不好、添加的工业废渣影响混凝土强度，以及碱激发胶凝材料和易性较差等现有的混凝土外加剂产品存在的缺陷与不足，本发明将聚羧酸和碱激发剂以及造纸厂的黑液（主要成分为木质素磺酸盐）通过化合作用，并添加缓凝组元、引气剂、增稠与调节剂形成一种全新的外加剂。这种外加剂具有长支链结构兼顾短的横向支链结构，具有减水率高、和易性好、增强效果明显、保塌效果好、凝结时间可调、对不同水泥与掺合料适应性优良等优点。这种外加剂生产过程简单、无污染、能耗低、成本低，并且可以解决造纸厂黑液的环境污染问题。

具体技术方案如下：

一种碱激发高性能减水剂，由5-25重量%的复合碱激发剂、10-40重量%的复合减水剂、2-20重量%的木质素磺酸盐、1-10重量%的复合缓凝剂、0.001-3重量%的引气剂、0.05-5重量%的复合增稠剂、0.05-8重量%的复合调节剂和余量的水组成，其中：

（1）复合碱激发剂由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、硅酸钠水溶液多种组分复合组成，其中至少包含氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠水溶液三种组分；

（2）复合减水剂由酯类聚羧酸与改性的醚类聚羧酸复合组成，固含量40重量%，具有梳性分子结构；

（3）复合缓凝剂由葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸钠中的一种或多种组分与六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或多种组分复合而成，其中至少包含葡萄糖酸钠以及六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种组分；

（4）引气剂由三萜皂苷、十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠中的一种或多种组分复合而成，其中至少包含三萜皂苷；

（5）复合增稠剂由羧丙基甲基纤维素与羟乙基甲基纤维素复合组成，分子量为50000～120000；

（6）复合调节剂由三乙醇胺、三异丙醇胺、糖蜜、乙二醇、丙二醇、丙三醇、脂肪酸钠、磷酸三钠、磷酸三钾、氟化钠、硫酸钠中的多种组分复合而成，其中至少包含三乙醇胺和硫酸钠两种组分。

所述碱激发高性能减水剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按要求配制复合碱激发剂、复合减水剂、复合缓凝剂、引气剂、复合增稠剂、复合调节剂；

(2)按含量要求将复合碱激发剂、复合减水剂、木质素磺酸盐和水共同加入反应釜内，在室温环境下混合反应；

(3)按含量要求依顺序加入复合缓凝剂、引气剂、复合增稠剂，搅拌直至完全溶解成均匀的溶液；

(4)按含量要求最后加入复合调节剂搅拌混合均匀成最终产品。

所得产品掺量低（为胶凝材料的0.1-3%），具有较高的减水率、与高掺合料的水泥适应性好、7天增强效果明显、混凝土和易性好、保塌效果好、凝结时间可调等特点。

具体实施方式

下面给出采用上述技术方案的3个实施例。

实施例1：

一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为10重量%、复合减水剂含量为20重量%、木质素磺酸盐含量为6重量%、复合缓凝剂含量为2重量%、引气剂含量为0.2重量%、复合增稠剂含量为0.2重量%、复合调节剂含量为1.5重量%，其中：

（1）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：氢氧化钙：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝3:0.5:2:4.5（重量比）；

（2）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：六偏磷酸钠=7：3（重量比）；

（3）引气剂组成：

三萜皂苷：十二烷基硫酸钠＝9：1（重量比）；

（4）复合调节剂组成：

三乙醇胺：糖蜜：乙二醇：丙三醇：脂肪酸钠：磷酸三钠：硫酸钠=3：1：1：1：1：1：2（重量比）。

实施例2：

一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为6重量%、复合减水剂含量为15重量%、木质素磺酸盐含量为8重量%、复合缓凝剂含量为4重量%、引气剂含量为0.5重量%、复合增稠剂含量为0.5重量%、复合调节剂含量为2.5重量%，其中：

（1）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：氢氧化锂：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝2：1：3：4（重量比）；

（2）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：蔗糖：硼砂、三聚磷酸钠＝4：2：1：3（重量比）；

（3）引气剂组成：

三萜皂苷：α-烯烃磺酸钠＝7：3（重量比）；

（4）复合调节剂组成：

三乙醇胺：三异丙醇胺：丙二醇：脂肪酸钠：磷酸三钠：硫酸钠＝2：2：1：1：1：3（重量比）。

实施例3：

一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为8重量%、复合减水剂含量为18重量%、木质素磺酸盐含量为4重量%、复合缓凝剂含量为5重量%、引气剂含量为0.3重量%、复合增稠剂含量为0.3重量%、复合调节剂含量为3重量%，其中：

（1）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝3：2：5（重量比）；

（2）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：柠檬酸钠：硼砂、焦磷酸钠＝5：2：1：2（重量比）；

（3）引气剂组成：

三萜皂苷：α-烯烃磺酸钠=8：2（重量比）；

（4）复合调节剂组成：

三乙醇胺：三异丙醇胺：丙二醇：脂肪酸钠：丙二醇：硫酸钠＝2：2：1：1：2：2（重量比）。

对实施例1-3所制得的碱激发高性能减水剂进行测试。

所用的水泥为本地产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，人工砂，S95矿渣，2级粉煤灰。减水剂掺量2.2%。

单方混凝土材料用量为（kg/m³）：水泥：矿粉：粉煤灰：沙：石：水=205：80：70：820：1027：168

结果如表1所示：

Claims (5)

1.一种碱激发高性能减水剂，由5-25重量%的复合碱激发剂、10-40重量%的复合减水剂、2-20重量%的木质素磺酸盐、1-10重量%的复合缓凝剂、0.001-3重量%的引气剂、0.05-5重量%的复合增稠剂、0.05-8重量%的复合调节剂和余量的水组成，其中：

（１）复合碱激发剂由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、硅酸钠水溶液多种组分复合组成，其中至少包含氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠水溶液三种组分；

（２）复合减水剂由酯类聚羧酸与改性的醚类聚羧酸复合组成，固含量40重量%，具有梳性分子结构；

（３）复合缓凝剂由葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸钠中的一种或多种组分与六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或多种组分复合而成，其中至少包含葡萄糖酸钠以及六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种组分；

（４）引气剂由三萜皂苷、十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠中的一种或多种组分组成，其中至少包含三萜皂苷；

（５）复合增稠剂由羧丙基甲基纤维素与羟乙基甲基纤维素复合组成，分子量为50000~ 120000；

（６）复合调节剂由三乙醇胺、三异丙醇胺、糖蜜、乙二醇、丙二醇、丙三醇、脂肪酸钠、磷酸三钠、磷酸三钾、氟化钠、硫酸钠中的多种组分复合而成，其中至少包含三乙醇胺和硫酸钠两种组分。

2.如权利要求１所述的一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为10重量%、复合减水剂含量为20重量%、木质素磺酸盐含量为6重量%、复合缓凝剂含量为2重量%、引气剂含量为0.2重量%、复合增稠剂含量为0.2重量%、复合调节剂含量为1.5重量%，其中：

　　（１）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：氢氧化钙：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝3:0.5:2:4.5（重量比）；

　　（２）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：六偏磷酸钠=7：3（重量比）；

　　（３）引气剂组成：

三萜皂苷：十二烷基硫酸钠＝9：1（重量比）；

　　（４）复合调节剂组成：

三乙醇胺：糖蜜：乙二醇：丙三醇：脂肪酸钠：磷酸三钠：硫酸钠=3：1：1：1：1：1：2（重量比）。

3.如权利要求１所述的一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为6重量%、复合减水剂含量为15重量%、木质素磺酸盐含量为8重量%、复合缓凝剂含量为4重量%、引气剂含量为0.5重量%、复合增稠剂含量为0.5重量%、复合调节剂含量为2.5重量%，其中：

　　（１）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：氢氧化锂：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝2：1：3：4（重量比）；

　　（２）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：蔗糖：硼砂、三聚磷酸钠＝4：2：1：3（重量比）；

　　（３）引气剂组成：　　

三萜皂苷：α-烯烃磺酸钠＝7：3（重量比）；

　　（４）复合调节剂组成：

三乙醇胺：三异丙醇胺：丙二醇：脂肪酸钠：磷酸三钠：硫酸钠＝2：2：1：1：1：3（重量比）。

4.如权利要求１所述的一种碱激发高性能减水剂，所述的复合碱激发剂含量为8重量%、复合减水剂含量为18重量%、木质素磺酸盐含量为4重量%、复合缓凝剂含量为5重量%、引气剂含量为0.3重量%、复合增稠剂含量为0.3重量%、复合调节剂含量为3重量%，其中：

　　（１）复合碱激发剂组成：

氢氧化钠：碳酸钠：硅酸钠水溶液＝3：2：5（重量比）；

　　（２）复合缓凝剂组成：

葡萄糖酸钠：柠檬酸钠：硼砂、焦磷酸钠＝5：2：1：2（重量比）；

　　（３）引气剂组成：

三萜皂苷：α-烯烃磺酸钠=8：2（重量比）；

　　（４）复合调节剂组成：

三乙醇胺：三异丙醇胺：丙二醇：脂肪酸钠：丙二醇：硫酸钠＝2：2：1：1：2：2（重量比）。

5.如权利要求１－４中任一项所述的一种碱激发高性能减水剂，制备方法包括以下步骤：

按要求配制复合碱激发剂、复合减水剂、复合缓凝剂、引气剂、复合增稠剂、复合调节剂；

按含量要求将复合碱激发剂、复合减水剂、木质素磺酸盐和水共同加入反应釜内，在室温环境下混合反应；

按含量要求依顺序加入复合缓凝剂、引气剂、复合增稠剂，搅拌直至完全溶解成均匀的溶液；

按含量要求最后加入复合调节剂搅拌混合均匀成最终产品。