CN104891853B

CN104891853B - 一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂、抗泥泵送剂及其制备方法

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Publication number: CN104891853B
Application number: CN201510309315.9A
Authority: CN
Inventors: 徐伦; 徐一伦; 何廷树; 李扬; 钱强
Original assignee: SHAANXI YOUBANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Handan AIA New Material Technology Co., Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: CN104891853A

Abstract

本发明提供了一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂、抗泥泵送剂及其制备方法。本发明抗泥泵送剂，包括减水组分为含固量40％的液体聚羧酸减水剂，缓凝组分为常规缓凝剂，引气组为合成阴离子表面活性剂类引气剂，还包括组合抗泥剂，所述组合抗泥剂为包括硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。首先将上述组合抗泥剂的原料加入水中，配制组合抗泥剂溶液；再将组合抗泥剂溶液加入聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水的混合物中搅拌均匀即可。本发明的抗泥泵送剂，可以在不提高成本的条件下，明显降低砂，石含泥量对混凝土流动性的影响，减小坍落度经时损失，且不影响混凝土的强度等其他性能。

Description

一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂、抗泥泵送剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土用外加剂技术领域，尤其涉及一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂、抗泥泵送剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂作为新一代高性能能减水剂具有掺量低，减水率高，收缩小，大幅度提高混凝土的早期、后期强度等优点。但其对含泥量敏感，使聚羧酸减水剂应用普及受到阻碍。而且随着大量砂石材料的开采，造成了严重的环境问题，因此政府出台专项法律限制砂石料的开采，进而导致砂石品质变差，含泥量问题越来越严重。如何解决聚羧酸减水剂对砂、石的含泥量敏感的问题，将成为外加剂行业亟待解决的一个热点。

目前，外加剂厂解决高含泥量问题的方法主要还是增加外加剂用量，这就直接提高了外加剂厂的成本。针对中国的国情，越来越多的学者进行了聚羧酸系减水剂抗泥性能的研究，虽然有抗泥作用，但成本较高。因此，能开发一种成本较低，能快速应用到现场的聚羧酸系抗泥泵送剂具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂、抗泥泵送剂及其制备方法。抗泥泵送剂的抗泥性好，减少砂、石含泥量对混凝土的影响，减小经时损失，同时不影响混凝土的强度等性能；而且成本低，能快速应用到现场。解决了现有泵送剂的抗泥性差，导致砂、石含泥量对混凝土的强度等性能影响大的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.1％～0.6％的硝酸钙、0.05％～0.3％的聚乙二醇、0.03％～0.1％的β糊精和0.2％～0.6％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

进一步地，以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.2％～0.4％的硝酸钙、0.05％～0.1％的聚乙二醇、0.03％～0.05％的β糊精和0.2％～0.5％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

优选地，所述组合抗泥剂为包括0.4％的硝酸钙、0.1％的聚乙二醇、0.05％的β糊精和0.5％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

进一步地，以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.4％～0.6％的硝酸钙、0.2％～0.3％的聚乙二醇、0.05％～0.1％的β糊精和0.4％～0.6％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

优选地，所述组合抗泥剂为包括0.6％的硝酸钙、0.2％的聚乙二醇、0.1％的β糊精和0.4％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

进一步地，所述聚乙二醇采用分子量为1000～4000的聚乙二醇。

优选地，所述聚乙二醇采用分子量为1000～2000的聚乙二醇。

最佳地，所述聚乙二醇采用分子量为2000的聚乙二醇。

本发明的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂将各原料混合均匀即得。

本发明的组合抗泥剂可以直接单独加入混凝土中，也可以加入现有的泵送剂中配制得到抗泥泵送剂后再加入。使用时，首先加入适量的水分散后，再加入混凝土或者现有泵送剂中。

本发明的抗泥泵送剂，包括聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水，其中，还包括上述的组合抗泥剂；其中，以所述抗泥泵送剂总质量为基准，所述组合抗泥剂的质量百分数为0.38％～1.6％。

本发明中，所述聚羧酸减水剂、引气剂和缓凝剂的用量采用现有的配比用量即可。关键在于组合抗泥剂的组分及用量。但进一步地，作为优选的各物料的用量配比，所述抗泥泵送剂，按质量百分数，包括15％～30％的聚羧酸减水剂、0.01％～0.03％的引气剂、0.2％～1.5％的缓凝剂、0.38％～1.6％的组合抗泥剂和余量的水。

具体地，所述聚羧酸减水剂采用固含量为40％的聚羧酸减水剂。

具体地，所述引气剂采用十二烷基硫酸钠(K₁₂)、三萜皂甙、十二烷基苯磺酸钠等现有常规采用的合成阴离子表面活性剂类引气剂即可。

具体地，所述缓凝剂采用葡萄糖酸钠、白糖或者柠檬酸等现有常规采用的缓凝剂即可。

本发明的抗泥泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按上述抗泥泵送剂的组分及含量，称取硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵，以及聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水；

步骤二、配制组合抗泥剂溶液：将硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵加入反应器中，然后加入部分水搅拌，得组合抗泥剂溶液；

步骤三、将聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和剩余的水混合，搅拌得混合物；再向混合物中加入步骤二配制的组合抗泥剂溶液，搅拌，得到基于聚羧酸减水剂的抗泥泵送剂，完成制备。

本发明的制备方法的步骤二中，将组合抗泥剂先利用部分水分散得到组合抗泥剂溶液，能够使组合抗泥剂在后续与其他组份混合过程中更好地分散，均匀混合。步骤二中采用的部分水的用量不限制，只要以保证步骤三中有足够剩余的水量将聚羧酸减水剂、引气剂和缓凝剂混合即可。

具体地，步骤二中，配制的组合抗泥剂溶液的总质量浓度可以为10％～40％。

优选地，步骤二中，配制的组合抗泥剂溶液的总质量浓度可以为21％～26％。

分析可知，粘土影响混凝土和易性的主要原因是粘土吸附聚羧酸减水剂分子，使得产生分散作用的有效聚羧酸减水剂含量降低。同时由于粘土吸附水后体积膨胀，导致混凝土中固相体积增大，液相体积减小，最终引起混凝土拌和物工作性能劣化。本发明是从上述机理出发，研制出的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，起到提高本发明聚羧酸系泵送剂的抗泥性。

本发明的组合抗泥剂中硝酸钙能降低硫酸根对聚羧酸减水剂分子的抑制作用，充分发挥聚羧酸减水剂的减水性能。聚乙二醇(分子量1000～4000)可以代替聚羧酸减水剂被粘土吸附，而保证混凝土中有效聚羧酸减水剂的浓度。β糊精可以与粘土中的金属离子产生络合作用，减少粘土对聚羧酸减水剂的吸附，同时还有一定的保坍作用。二甲基二烯丙基氯化铵，能有效抑制粘土的膨胀，减少粘土对聚羧酸减水剂吸附，同时减少粘土对水的吸附。组合抗泥剂中的各组分协同配合，起到提高聚羧酸系泵送剂的抗泥性的作用。

综上，与现有泵送剂相比，本发明的优势：

1、本发明的抗泥泵送剂，生产设备简单，操作简洁，原材料均为市场成品，可以直接购买使用，方便大规模推广使用。

2、本发明的抗泥泵送剂成本较低，在达到相同混凝土流动性要求时，能明显降低成本，经济效益显著。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂

本发明实施例1的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.1％～0.6％的硝酸钙、0.05％～0.3％的聚乙二醇、0.03％～0.1％的β糊精和0.2％～0.6％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

其中，硝酸钙能降低硫酸根对聚羧酸减水剂分子的抑制作用，充分发挥聚羧酸减水剂的减水性能。

聚乙二醇可以代替聚羧酸减水剂被粘土吸附，而保证混凝土中有效聚羧酸减水剂的浓度。采用分子量为1000～4000的聚乙二醇能更好地发挥其作用，优选的是分子量为1000～2000的聚乙二醇。最优选的是分子量为1000～2000的聚乙二醇。

β糊精可以与粘土中的金属离子产生络合作用，减少粘土对聚羧酸减水剂的吸附，同时还有一定的保坍作用。二甲基二烯丙基氯化铵，能有效抑制粘土的膨胀，减少粘土对聚羧酸减水剂吸附，同时减少粘土对水的吸附。

本实施例1中提供了如下表1的配比的组合抗泥剂，其中各组份的用量是以聚羧酸系泵送剂的总质量为基础的。

组合抗泥剂

硝酸钙

聚乙二醇

β糊精

二甲基二烯丙

序号				基氯化铵
					1	0.1％	0.05％	0.03％	0.2％
2	0.4％	0.1％	0.05％	0.5％
					3	0.5％	0.2％	0.08％	0.4％
4	0.6％	0.2％	0.1％	0.4％
					5	0.6％	0.3％	0.1％	0.6％

本实施例1中的组合抗泥剂中的各组分协同配合，起到提高聚羧酸系泵送剂的抗泥性的作用。

本发明实施例1的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂将各原料混合均匀即得。

本发明实施例1的组合抗泥剂可以直接单独加入混凝土中，也可以加入现有的泵送剂中配制得到抗泥泵送剂后再加入。使用时，首先加入适量的水分散后，再加入混凝土或者现有泵送剂中。

实施例2抗泥泵送剂

本发明实施例2的抗泥泵送剂，包括聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水，其中，还包括实施例1记载的组合抗泥剂；其中，以所述抗泥泵送剂总质量为基准，所述组合抗泥剂的质量百分数为0.38％～1.6％。

其中，所述聚羧酸减水剂采用常规固含量为40％的聚羧酸减水剂即可。所述引气剂采用十二烷基硫酸钠(K₁₂)、三萜皂甙、十二烷基苯磺酸钠等现有常规采用的合成阴离子表面活性剂类引气剂即可。所述缓凝剂采用葡萄糖酸钠、白糖或者柠檬酸等现有常规采用的缓凝剂即可。

所述聚羧酸减水剂、引气剂和缓凝剂的用量采用现有的配比用量即可，即采用现有聚羧酸系泵送剂的组分及含量即可。关键在于组合抗泥剂的组分及用量，以及其在泵送剂中用量。但进一步地，作为优选的各物料的用量配比，本实施例2中提供了一种具体的抗泥泵送剂，按质量百分数，包括15％～30％的聚羧酸减水剂、0.01％～0.03％的引气剂、0.2％～1.5％的缓凝剂、0.38％～1.6％的组合抗泥剂和余量的水。

实施例3

本发明实施例3的一种抗泥泵送剂，按质量百分数，包括15％的聚羧酸减水剂(固含量为40％)、0.01％的十二烷基硫酸钠引气剂、0.5％的葡萄糖酸钠缓凝剂、0.4％的硝酸钙、0.1％的聚乙二醇(分子量为1000～2000)、0.05％的β糊精、0.5％的二甲基二烯丙基氯化铵(质量浓度为60％的溶液)和余量的水。其中，所述组合抗泥剂的总质量百分数为1.05％。

本实施例3的抗泥泵送剂的制备方法，如下：

步骤一、按上述抗泥泵送剂和组合抗泥剂的组分及含量，称取硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵，以及聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水。

步骤二、配制组合抗泥剂溶液：将硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵加入反应器中，然后加入部分水搅拌1-2min，得组合抗泥剂溶液；控制组合抗泥剂溶液的总质量浓度在10％～40％范围内即可，能起到很好的分散作用。本实施例1的步骤二中控制组合抗泥剂溶液的总质量浓度为21％。

步骤三、将聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和剩余的水混合，搅拌得混合物；再向混合物中加入步骤二配制的组合抗泥剂溶液，搅拌2-5min，得到基于聚羧酸减水剂的抗泥泵送剂，完成制备。

实施例4

本发明实施例4的一种抗泥泵送剂，按质量百分数，包括30％的聚羧酸减水剂(固含量为40％)、0.01％的十二烷基硫酸钠引气剂、0.5％的葡萄糖酸钠缓凝剂、0.6％的硝酸钙、0.2％的聚乙二醇(分子量为2000)、0.1％的β糊精、0.4％的二甲基二烯丙基氯化铵(质量浓度为60％的溶液)和余量的水。其中，所述组合抗泥剂的总质量百分数为1.3％。

本实施例4的抗泥泵送剂的制备方法，如下：

步骤二、配制组合抗泥剂溶液：将硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵加入反应器中，然后加入部分水搅拌1-2min，得组合抗泥剂溶液；控制组合抗泥剂溶液的总质量浓度在10％～40％范围内即可，能起到很好的分散作用。本实施例1的步骤二中控制组合抗泥剂溶液的总质量浓度为26％。

对比例1

作为对比，本发明制备了相对于实施例3的对比例1的普通聚羧酸型泵送剂，按质量百分数，包括15％聚羧酸减水剂液体(含固量40％)，0.01％十二烷基硫酸钠引气剂，0.5％葡萄糖酸钠缓凝剂和余量的水。与实施例1的不同在于，取消加入组合抗泥剂。制备方法为将上述配比的聚羧酸减水剂液体、十二烷基硫酸钠引气剂、葡萄糖酸钠缓凝剂和水混合搅拌均匀即可。

对比例2

作为对比，本发明制备了相对于实施例4的对比例2的普通聚羧酸型泵送剂，按质量百分数，包括30％聚羧酸减水剂液体(含固量40％)，0.01％十二烷基硫酸钠引气剂，0.5％葡萄糖酸钠缓凝剂和余量的水。与实施例2的不同在于，取消加入组合抗泥剂。制备方法为将上述配比的聚羧酸减水剂液体、十二烷基硫酸钠引气剂、葡萄糖酸钠缓凝剂和水混合搅拌均匀即可。

本发明的上述实施例2至实施例4中，所述十二烷基硫酸钠引气剂还可采用三萜皂甙或者十二烷基苯磺酸钠等合成阴离子表面活性剂类引气剂代替，不影响其抗泥性。所述葡萄糖酸钠缓凝剂还可以采用白糖或者柠檬酸等现有常规采用的缓凝剂。所述聚羧酸减水剂采用市售产品，或者依据现有公开方法合成制备。其他各原料采用市售产品即可。

本发明将上述实施例3和实施例4的抗泥泵送剂和对比例1和对比例2的普通聚羧酸型泵送剂作为混凝土外加剂添加至混凝土中，并对混凝土的性能进行测定，来说明本发明的抗泥泵送剂的应用效果。

1、测定净浆扩展度

通过控制上述实施例3和对比例1两种泵送剂的掺量，控制掺量分别为水泥重量的1.2％、1.4％、1.6％和1.8％，以及改变水泥中加入粘土的含量，控制粘土含量为水泥重量的0和5％。其中水泥采用PO.42.5水泥，粘土为从砂子筛出的公称直径80um以下的筛出土。按照国标GB8076-2008测定净浆扩展度，试验结果分别如下表1所示。

表1

通过表1可以看出，在含泥量5％时，不同掺量的本发明基于聚羧酸减水剂的抗泥泵送剂(实施例3)的扩展度都比同成本的普通聚羧系泵送剂(对比例1)的水泥净浆扩展度大。

在相同掺量下，本发明的基于聚羧酸减水剂的抗泥泵送剂在含泥量5％的水泥净浆中的扩展度，与同成本的对比例1的普通聚羧酸系泵送剂在纯水泥净浆中扩展度比较接近。说明本发明的抗泥泵送剂有明显的抗泥效果。

2、坍落度和强度测试

通过混凝土的坍落度损失和成型试块的强度来测试本发明的基于聚羧酸减水剂的抗泥泵送剂的使用效果。

其中，水泥采用PO.42.5水泥；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；砂子为细度模数2.8，Ⅱ区中砂，含泥量分别为3％和9％；石子为公称粒径5mm-20mm的碎石；外加剂为实施例4的抗泥泵送剂，以及对比例2的普通聚羧酸型泵送剂。单方混凝土配合比水泥：砂子：石子＝360:780:1100,外加剂的掺量分别为胶凝材料的2％和2.5％。按照国标GB8076-2008《混凝土外加剂》测试，测试结果如下表2所示。

表2

通过表2可以看出，在砂子含泥量3％时，本发明的抗泥泵送剂与同成本的普通聚羧酸型泵送剂的初始坍落度和坍落度经时损失都不大；在砂子含泥量9％时，本发明的抗泥泵送剂比同成本的普通聚羧酸型泵送剂经时损失明显减小。在不同砂子含泥量时，实施例与对比例的混凝土强度基本相同，说明本发明的基于聚羧酸型减水剂抗泥泵送剂在有明显的抗泥作用的同时，不影响混凝土的强度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，其特征在于：以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.1％～0.6％的硝酸钙、0.05％～0.3％的聚乙二醇、0.03％～0.1％的β糊精和0.2％～0.6％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，其特征在于：以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.2％～0.4％的硝酸钙、0.05％～0.1％的聚乙二醇、0.03％～0.05％的β糊精和0.2％～0.5％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，其特征在于：以所述聚羧酸系泵送剂的总质量为基准，所述组合抗泥剂为包括0.4％～0.6％的硝酸钙、0.2％～0.3％的聚乙二醇、0.05％～0.1％的β糊精和0.4％～0.6％的二甲基二烯丙基氯化铵的混合物。

4.根据权利要求1至3之一所述的一种基于聚羧酸系泵送剂的组合抗泥剂，其特征在于：所述聚乙二醇采用分子量为1000～4000的聚乙二醇。

5.一种抗泥泵送剂，包括聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水；其特征在于：还包括上述权利要求1至权利要求4中任意一项所述的组合抗泥剂；其中，以所述抗泥泵送剂总质量为基准，所述组合抗泥剂的质量百分数为0.38％～1.6％。

6.根据权利要求5所述的抗泥泵送剂，其特征在于：所述抗泥泵送剂，按质量百分数，包括15％～30％的聚羧酸减水剂、0.01％～0.03％的引气剂、0.2％～1.5％的缓凝剂、0.38％～1.6％的组合抗泥剂和余量的水。

7.一种抗泥泵送剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、按上述权利要求5或者6所述抗泥泵送剂的组分及含量，称取硝酸钙、聚乙二醇、β糊精和二甲基二烯丙基氯化铵，以及聚羧酸减水剂、引气剂、缓凝剂和水；

8.根据权利要求7所述的一种抗泥泵送剂的制备方法，其特征在于：步骤二中，配制的组合抗泥剂溶液的总质量浓度为10％～40％。

9.根据权利要求8所述的一种抗泥泵送剂的制备方法，其特征在于：步骤二中，配制的组合抗泥剂溶液的总量浓度为21％～26％。