CN104692703A - 一种泵送混凝土稳泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体的涉及到一种泵送混凝土稳泡剂及其制备方法，其分子结构如下式I所示：其中：a＝25～150、b＝25～150、c＝50～300、d＝25～150，其分子量为10000-50000。本发明与同类产品和工艺相比，具有以下主要的优点：1.本发明的稳泡剂与减水剂复掺用于水泥混凝土中，能够显著改善混凝土和易性，提高其包裹性，增加可泵性，同时可有效降低含气量损失，减小坍落度损失；2.本发明制备工艺为一步法及一次性投料，无滴加过程，无需加热，反应周期短，可作为辅助材料广泛应用各种混凝土。

Description

一种泵送混凝土稳泡剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体的涉及到一种泵送混凝土稳泡剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是非均质的三相体，即固体、液体和气体。混凝土拌合物三相所占的体积大致为，固相占总体积的73％～84％、液相占15％～22％、气相占1％～5％。三相的体积并非一成不变，在建筑后的凝结硬化过程中，三相所占的体积将不断的发生变化，但终凝以后变化减少，表现为总体积和液相在减少，而气相却在增加，主要是液相流失、蒸发和被固相所吸收造成。然而，新拌混凝土的气相会较大程度的影响新拌混凝土性能，即工作性。有研究表明，泵送混凝土含气量30min会下降30～50％，可能会引发坍落度损失、流动性恶化等问题。如何稳定含气量，目前并未有合适的产品。

专利CN103288379A公开了一种新型泡沫混凝土稳泡剂及其制备方法，由全氟烷基乙基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮与顺丁烯二酸酐形成的稳泡共聚物、叔丁醇、多糖胶和水组成。该新型稳泡剂主要通过游离基聚合而成的水溶性大分子，提高泡沫的粘度，降低液体表面张力，对泡沫起到较好的修复保护作用，避免阴、阳以及非离子表面活性剂复合后相容性差的问题，使泡沫在硬水、强碱和高温条件下仍然保持较高的稳定性，同时对水泥料浆具有十分明显的分散润湿功能，可以有效避免泡沫混凝土干缩量大、连通孔多等现象。采用该稳泡剂在外界温度高达40-60℃的条件下，制备的400级泡沫混凝土28d抗压强度达到1.8-2.3MPa，吸水率为10％-15％，导热系数为0.062-0.079W/(m·K)，产品主要应用于保温材料。

专利CN103589415A公开了一种聚丙烯酸的制备方法，并用于发泡体系的稳泡剂，其制备步骤方法为：(1)在水溶液中用过硫酸钾为引发剂、月桂硫醇为链转移剂，对丙烯酸进行自由基聚合；(2)把聚合的聚丙烯酸和分子量2000的聚乙二醇，作为稳泡剂，加入α-烯基磺酸钠和乙烯基化烷基硫酸钠发泡体系中；(3)上述(1)、(2)步骤制备成为发泡稳泡体系，泡沫的稳定性得到提高，特别是在75℃左右的温度下，稳泡性能得到大幅度的提高，但其合成过程复杂，并且主要应用于石油工业。

专利CN103664045A公开了一种水泥发泡保温板用稳泡剂及制备方法，稳泡剂包含如下重量份数的原料：碳酸钠：55-70份，氯化钠：28-35份，松香：38-45份，氨水：230-330份，硬脂酸：300份-450份，水：3500份-4500份，主要应用于保温材料。

总而言之，目前还没有一种适应性广泛、兼容性强、工艺简单、性能优异并应用于泵送混凝土的稳泡剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于开发一种泵送混凝土稳泡剂及其制备方法，从而有效的降低含气量损失而带来的工作性恶化问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种泵送混凝土稳泡剂，其分子结构如下所示：

其中：a＝25～150、b＝25～150、c＝50～300、d＝25～150，其分子量为10000-50000。

所述的泵送混凝土稳泡剂的制备方法，其特征在于：

1)原材料选取：按10～20wt％丙烯酰胺、10～20wt％马来酸酐双甲酯、35～65wt％丙烯酸羟乙酯、10～20％丙烯磺酸钠、1.0～2.0wt％的氧化剂、1.0～2.0wt％还原剂和0.5～1.0wt％链转移剂，取料；

2)将丙烯酰胺、马来酸酐双甲酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯磺酸钠搅拌溶解，得到均匀溶液，再加入氧化剂，搅拌得到均匀溶液；

3)在步骤2)中所得到均匀溶液中，一次性加入还原剂与链转移剂混合物，并继续搅拌3.0～4.0h，调节pH为中性，加入适当去离子水，得到该泵送混凝土稳泡剂。

按上述方案，所述的氧化剂是过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水中的一种；所述的还原剂由亚硫酸氢钠和L-抗坏血酸混合而成，摩尔比为1：3；所述的链转移剂为巯基乙酸和巯基乙醇的混合物，其摩尔比为2：1。

主要反应方程式为：

在泵送混凝土中加入量为胶凝材料质量的0.02～0.06％的本发明产品，可使60min混凝土含气量损失率降低至10％以下。

本发明的技术原理：

混凝土在拌合过程中不可避免的引入气泡，但气泡直径和稳定关系是关键参数，如何在混凝土中引入50-100μm的气泡，并稳定存在，可大幅度改善混凝土和易性，并改善硬化混凝土性能。而气泡能否稳定存在与表面张力有关，P＝2σ/R，σ是表面张力，R是气泡半径，P大气压可认定为常量，所以σ与R成正比，表面张力增大，气泡变大，表面张力下降，气泡变小。利用水溶性的高分子材料改善液相表面张力是第一个重要的技术途径。然而，气泡向表面迁移而破裂，这是引起含气量下降的主要原因。本发明利用高分子的亲水性，亲水基团的酯基、羟基吸附于气泡表面，而强吸附能力的羧基吸附于水泥颗粒表面，固定稳定气泡于水泥颗粒表面，形成以水泥颗粒为中心，液固气三相稳定单元，达到稳定气泡的作用。

本发明与同类产品和工艺相比，具有以下主要的优点：

1.本发明的稳泡剂与减水剂复掺用于水泥混凝土中，能够显著改善混凝土和易性，提高其包裹性，增加可泵性，同时可有效降低含气量损失，减小坍落度损失；

2.本发明制备工艺为一步法及一次性投料，无滴加过程，无需加热，反应周期短，可作为辅助材料广泛应用各种混凝土。

具体实施方式：

为更进一步说明本发明的内容，特别例举以下实施例对本发明做进一步的详细描述。实施例以说明的方式给出，但绝不仅仅局限于本发明的内容。本发明的保护范围以权利要求说明书为准。

一种泵送混凝土稳泡剂，其分子结构如下所示：

其中：a＝25～150、b＝25～150、c＝50～300、d＝25～150，其分子量为10000-50000。

实施例配比如表1所示，具体实施过程如下：

1)将上述丙烯酰胺、马来酸酐双甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯磺酸钠搅拌溶解，得到均匀溶液，再加入氧化剂，搅拌得到均匀溶液；

2)在步聚1中所得到均匀溶液中，一次性加入还原剂及链转移剂混合物，并继续搅拌3.0h，调节pH为中性，加入适当去离子水，得到该泵送混凝土稳泡剂。

其中，所用氧化剂是过硫酸铵；所用还原剂由亚硫酸氢钠、L-抗坏血酸两种混合而成，摩尔比为1：3；所用的链转移剂为巯基乙酸、巯基乙醇的混合物，摩尔比为2：1。

表1实施例材料配比

实施例中混凝土的配合比如表2所示，混凝土坍落度及含气量试验按照GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准(附条文说明)》规定进行，实施例合成的泵送混凝土稳泡剂应用效果如表3所示。

表2混凝土配合比

水泥

矿粉

粉煤灰

砂

石

水

外加剂

Kg	Kg	Kg	Kg	Kg	Kg	Kg
							200	90	70	780	1080	170	7.0

表3混凝土实验结果

从以上的分析可以看出，当掺入0.02～0.06％的本发明产品，可有效降低含气量损失，同时降低1h坍落度损失。

Claims (3)

1.一种泵送混凝土稳泡剂，其分子结构如下所示：

其中：a＝25～150、b＝25～150、c＝50～300、d＝25～150，其分子量为10000-50000。

2.权利要求1所述的泵送混凝土稳泡剂的制备方法，其特征在于：

1)原材料选取：按10～20wt％丙烯酰胺、10～20wt％马来酸酐双甲酯、35～65wt％丙烯酸羟乙酯、10～20％丙烯磺酸钠、1.0～2.0wt％的氧化剂、1.0～2.0wt％还原剂和0.5～1.0wt％链转移剂，取料；

2)将丙烯酰胺、马来酸酐双甲酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯磺酸钠搅拌溶解，得到均匀溶液，再加入氧化剂，搅拌得到均匀溶液；

3)在步骤2)中所得到均匀溶液中，一次性加入还原剂与链转移剂混合物，并继续搅拌3.0～4.0h，调节pH为中性，加入适当去离子水，得到该泵送混凝土稳泡剂。

3.根据权利要求2所述的泵送混凝土稳泡剂的制备方法，其特征在于：所述的氧化剂是过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水中的一种；所述的还原剂由亚硫酸氢钠和L-抗坏血酸混合而成，摩尔比为1：3；所述的链转移剂为巯基乙酸和巯基乙醇的混合物，其摩尔比为2：1。