CN108249812A - 一种基于陶粒的缓释型固体减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土材料领域，具体的说是一种基于陶粒的缓释型固体减水剂及其制备方法。包括陶粒、吸附在陶粒内部微孔中的减水剂以及包覆在陶粒外部并可降解的高分子薄膜。制备方法为首先将陶粒干燥并吸附减水剂，然后在陶粒外表包覆一层高分子膜，从而使本发明能够大幅度避免陶粒的吸水和上浮，并使陶粒与减水剂有机结合达到后期释放的目的。

Description

一种基于陶粒的缓释型固体减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土材料领域，具体的说是一种基于陶粒的缓释型固体减水剂及其制备方法。

背景技术

轻集料混凝土采用陶粒等轻集料代替了原来普通混凝土中的天然集料，其余组成材料基本没有发生变化，但是仅仅是这种原料上微小的改变就让它获得了很多的优良性能。采用陶粒作为骨料，使得混凝土的强度得到了大幅度提高，而且密度要比普通的混凝土轻 20%~40%，有效的降低了地基荷载。对此，还有专家做了专门的试验，对日本东京一段达33万平方米以陶粒混凝土为材料的高速公路进行了调查后发现，它的开裂程度比普通混凝土相比降低了百分之二。在陶粒混凝土中，轻骨料与砂浆的结合非常紧密，这就使得混凝土的耐久性得以提升。正是因为轻集料混凝土所具备的这些优点，近些年来轻骨料混凝土已经成为了使用量仅低于普通混凝土的一种建筑材料。国内外的一些材料表明，在那些地震频发，土质较软的地区，使用轻骨料混凝土具有很大的技术经济有优势。

目前，轻集料混凝土已经有了很广泛的应用但是仍存在一些难以解决的问题：

①轻集料的上浮问题。轻集料的质量往往比较低，所以拌制的在拌制的混凝土中非常如用浮到表面，这样拌制出来的混凝土就会出现离析现象。陶粒的密度比水泥的密度小的时候，陶粒运动速度为负数，也就是说陶粒不但不能下沉充分混合，反而会从混凝土中漂浮出来。这时候所拌制的陶粒混凝土密度就不均匀了，这样强度就得不到保证。

②陶粒吸水问题。陶粒内部有很多空隙，所以难以避免的吸收水分，虽然现在已经有了很多研究，但是增加了施工工序和成本，为了进行处理时候所带来的一些影响也是不可遇见的。

另一方面，由于水泥浆中加水后会产生絮凝状结构导致自由水的流动性很差，混凝土中的自由水很少从而导致混凝土的和易性变差。所以就需要加入适量的减水剂，它的吸附分散作用能使水溶液的絮凝结构释放所包含的自由水，从而增强混凝土的工作性。而润滑硬化作用是它与混凝土中的自由水反应形成一层结构稳定且不易被破坏的溶剂化水膜，从而阻碍混凝土中水泥颗粒的相互粘结，使其流动性大大提高。

目前固体聚羧酸减水剂的制作主要有两种方法一种是喷雾干燥，一种是本体聚合，这两种方法都存在设备投入大，合成工艺复杂、需要加隔离剂等缺陷。粉体聚羧酸主要应用在干粉砂浆、特种砂浆里面，其掺量小，粉体聚羧酸又存在着分散比较困难的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种基于陶粒的缓释型固体减水剂及其制备方法，能够大幅度避免陶粒的吸水和上浮，并使陶粒与减水剂有机结合达到后期释放的目的。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，包括陶粒、吸附在陶粒内部微孔中的减水剂以及包覆在陶粒外部并可降解的高分子薄膜。

优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

优选的，所述缓释型固体减水剂中减水剂和陶粒的重量比为3:10。

优选的，所述高分子薄膜的制备原料及重量份数为甘油10-20份、蒸馏水120-200份、无水乙醇110-130份、组分A10-40份以及组分B2-8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合。

一种基于陶粒的缓释型固体减水剂的制备方法，包括以下步骤：

1）、将陶粒烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置，在陶粒内部微孔吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油10-20份、蒸馏水120-200份、无水乙醇110-130份、组分A10-40份以及组分B2-8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

优选的，所述步骤1）中的烘干温度为105-110℃，烘干时间为1.5-2.5天。

优选的，所述步骤2）中的静置时间为3-3.5天。

优选的，所述步骤3）中覆膜溶液的组分A的重量份数为10份。

有益效果

本发明利用了陶粒多孔具有优良吸附性能的特点，首先让其吸附大量的减水剂，然后进行后期处理使它表面覆盖了一层膜。此种陶粒在混凝土的使用中：

一，由于高分子薄膜的隔绝作用，减少了陶粒的吸水率，改善了混凝土拌合物的和易性；

二，吸附了减水剂并且表面处理之后能达到后期缓慢释放的效果，这样就能够让吸附于陶粒中的减水剂开始时候保持在内部而不被使用，一旦当这层膜的分解条件达到以后，膜被分解，内部的减水剂被释放出来，相当于又加入了减水剂，从而使混凝土产生坍落度、流动度损失较小，抗压强度较高的性能，能使混凝土流动性保持更久的时间，在一些有特殊要求的工程中可以达到理想的效果；

三，经过处理之后的陶粒含水率大大减少，对混凝土耐久性的影响也会明显改善；

四，本发明集减水剂的功能和陶粒轻集料的功能于一体，提高了混凝土的性能和节约了施工成本。

附图说明

图1为本发明制成的混凝土试样与常规混凝土试样的坍落度变化曲线图；

图2为本发明制成的混凝土试样与常规混凝土时样的扩展度变化曲线图。

具体实施方式

本发明的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，包括陶粒、吸附在陶粒内部微孔中的减水剂以及包覆在陶粒外部并可降解的高分子薄膜。

本实施例中的陶粒为山东淄博钰隆陶粒有限公司生产的陶粒，性能指标为：推挤密度770kg/m³，表观密度1230 kg/m³，筒压强度7.9MPa，1h吸水率3.5%。减水剂为聚羧酸减水剂，选自新尧商砼生产。缓释型固体减水剂中减水剂和陶粒的重量比为3:10；高分子薄膜的制备原料及重量份数为甘油10-20份、蒸馏水120-200份、无水乙醇110-130份、组分A10-40份以及组分B2-8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合。

下面以5个实施例对本发明的制备方法进行进一步的详述：

实施例1：

1）、称取100g上述陶粒放置于高温烘干箱内1.5-2.5天，烘干温度设置为为105-110℃，将陶粒中的水分烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入洁净容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置3-3.5天，在陶粒内部微孔充分吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

通过实验证明，每100g脱水陶粒在过量减水剂静置1天的减水剂吸附量为8.7-15.3g，静置2天的减水剂吸附量为18.7-24.5g，静置3天的减水剂吸附量为30-31.7g，静置4天的减水剂吸附量为30.8-31.7g，静置5天的减水剂吸附量为30.8-31.7g。实验方法为在结束每一天的静置后，将陶粒从减水剂中过滤出来，放置于烘干箱内以40℃下充分烘干，烘干后测得的重量减去陶粒的初始重量即为吸附量。通过以上实验数据证明，陶粒内部微孔对于减水剂的吸附量随时间的延长而增加，并在浸泡3天左右吸附饱和，之后吸附量无太大的变化，100g陶粒可以吸附30g左右的减水剂。

3）、量取甘油10份、蒸馏水120份、无水乙醇110份、组分A10份以及组分B2份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

实施例2：

1）、称取100g上述陶粒放置于高温烘干箱内1.5-2.5天，烘干温度设置为为105-110℃，将陶粒中的水分烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入洁净容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置3-3.5天，在陶粒内部微孔充分吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油12份、蒸馏水140份、无水乙醇115份、组分A15份以及组分B4份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

实施例3：

1）、称取100g上述陶粒放置于高温烘干箱内1.5-2.5天，烘干温度设置为为105-110℃，将陶粒中的水分烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入洁净容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置3-3.5天，在陶粒内部微孔充分吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油16份、蒸馏水160份、无水乙醇120份、组分A20份以及组分B6份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

实施例4：

1）、称取100g上述陶粒放置于高温烘干箱内1.5-2.5天，烘干温度设置为为105-110℃，将陶粒中的水分烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入洁净容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置3-3.5天，在陶粒内部微孔充分吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油20份、蒸馏水200份、无水乙醇130份、组分40份以及组分B8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

实施例5：

1）、称取100g上述陶粒放置于高温烘干箱内1.5-2.5天，烘干温度设置为为105-110℃，将陶粒中的水分烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入洁净容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置3-3.5天，在陶粒内部微孔充分吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油20份、蒸馏水200份、无水乙醇130份、组分5份以及组分B8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入组分B并搅拌均匀，最后加入组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

本发明中由于为了增加陶粒对于减水剂的吸附，本发明在制备过程中陶粒经过多次烘干处理，且陶粒吸附减水剂后通过高分子膜包覆，故显而易见的减小了陶粒的含水率和吸水率，从而使本发明对于混凝土拌合物产生优良的和易性、耐久性以及节约施工成本特性。

关于本发明对于混凝土拌合物的和易性的影响，通过以下实验进行测试：

1）混凝土试样的制备，共计制备6种混凝土试样，试样1-5中的陶粒和减水剂分别以实施例1-5所制备的基于陶粒的缓释型固体减水剂的形态拌合于混凝土中，试样6中的陶粒和减水剂以常规形态拌合于混凝土中，试样1-6中的所有组分重量均相同。

2）坍落度实验和扩展度实验。

坍落度和坍落度经时损失实验结果如图1所示，可以很明显看出来试样6的坍落度会随着时间的推移快速降低；试样5的经时坍落度虽然略优于试样6，但降低速度过快，这是由于试样5覆膜溶液中的组分A的添加量较少，陶粒内的减水剂释放较快，起不到缓速释放的效果。而试样1-4的坍落度开始一个小时时损失很少，后边1个小时的坍落度有所损失但是远远慢于试样5和试样6，可以证明吸附在陶粒中的减水剂在高分子膜被破坏之后逐渐释放出来，其中以试样1中组分A的添加量为10份时，包覆在陶粒上的高分子膜层厚度适中，达到最有效果。

扩展度和扩展度经时损失实验结果如图2所示，可以看出试样1-6的扩展度随着时间的延长逐渐降低，其中试样6和试样5的降低幅度非常大，但是第试样1-4的经时扩展度从初始到2小时虽然有所降低，但是还是很少，可以看出来吸附在陶粒内部的减水剂慢慢的被释放，导致了混凝土的扩展度经时损失降低。

综上，通过本发明制备的缓释型固体减水剂能够大幅度避免陶粒的吸水和上浮，并使陶粒与减水剂有机结合达到后期释放，从而提高了混凝土的和易性,有效降低混凝土塌落度和扩展度的经时损失。

Claims (8)

1.一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，其特征在于：包括陶粒、吸附在陶粒内部微孔中的减水剂以及包覆在陶粒外部并可降解的高分子薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。

3.根据权利要求2所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，其特征在于：所述缓释型固体减水剂中减水剂和陶粒的重量比为3:10。

4.根据权利要求1所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂，其特征在于：所述高分子薄膜的制备原料及重量份数为甘油10-20份、蒸馏水120-200份、无水乙醇110-130份、组分A10-40份以及组分B2-8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合。

5.制备权利要求1所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、将陶粒烘干，制得脱水陶粒；

2）、首先将步骤1）中制得的脱水陶粒置入容器中，然后向容器中加入过量的减水剂，最后将脱水陶粒和减水剂充分搅拌后静置，在陶粒内部微孔吸附减水剂后将陶粒滤出并烘干，制得吸附减水剂陶粒；

3）、量取甘油10-20份、蒸馏水120-200份、无水乙醇110-130份、组分A10-40份以及组分B2-8份，其中的组分A为聚乙烯醇、干酪素以及纤维素醚中的任意一种或任意多种的混合，组分B为碳酸钠及碳酸氢钠中的任意一种或两种的混合；将所述甘油、蒸馏水以及无水乙醇混合均匀后通过水浴加热至42-48℃，然后加入所述组分B并搅拌均匀，最后加入所述组分A并保温持续搅拌，直至形成均匀的溶液，冷却至常温后即制得覆膜溶液；

4）、将步骤2）制得的吸附减水剂陶粒投入步骤3）制得的覆膜溶液中并搅拌，待吸附减水剂陶粒外部均匀沾满覆膜溶液后捞出并烘干后即制得基于陶粒的缓释型固体减水剂。

6.根据权利要求5所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的烘干温度为105-110℃，烘干时间为1.5-2.5天。

7.根据权利要求5所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的静置时间为3-3.5天。

8.根据权利要求5所述的一种基于陶粒的缓释型固体减水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中覆膜溶液的组分A的重量份数为10份。