CN108706900A - 一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂 - Google Patents

一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及缓凝减水剂技术领域，具体涉及一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂，所述用于混凝土的复合型缓凝减水剂，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液25～40重量份、烯丙基聚氧乙烯醚‑2400 20～50重量份、聚合氯化锆1‑5重量份、聚天冬氨酸钠0.5‑2重量份、阴离子表面活性剂0.2～1重量份、椰油酸二乙醇酰胺1‑10重量份、引发剂0.1‑0.2重量份、葡萄糖酸钠3～8重量份、羟丙基‑β‑环糊精1‑5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体1～5重量份、柠檬酸铵5‑25重量份、淀粉3～15重量份、马来酸酐2～5重量份。本发明的复合型缓凝减水剂能够降低水灰比，增加流动度，改善混凝土的密实程度、节约水泥、改善混凝土工作性能。

Description

一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂
技术领域
本发明涉及缓凝减水剂技术领域，具体涉及一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
背景技术
目前常用的减水剂主要有木质素磺酸盐类、萘系减水剂类和聚羧酸系减水剂类。聚羧酸系减水剂具有减水率高、增强效果显著、混凝土的和易性较好、绿色环保等优点，是近年来最具应用前景的减水剂。但是在实际混凝土工程使用中，聚羧酸系减水剂存在与水泥相容性的问题，其使用效果受水泥组成成分影响较大。特别是含有粘土等成分时，由于粘土的层间吸附效应，对聚羧酸减水剂的减水分散性能影响严重，使混凝土的工作性能降低，制约了聚羧酸系减水剂的广泛应用和发展。而且目前国内聚羧酸系减水剂产品开发尚未成熟，品种较少，难以满足功能化、多样化的市场需求，还有待进一步开发和完善。因此，开发具有缓凝作用的减水剂具有较高的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂，它能够降低水灰比，增加流动度，改善混凝土的密实程度、节约水泥、改善混凝土工作性能，提高混凝土的强度和耐久性的具有优异的保坍性，较高的减水率，改善混凝土性能的聚羧酸减水剂。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液25～40重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240020～50重量份、聚合氯化锆1-5重量份、聚天冬氨酸钠0.5-2重量份、阴离子表面活性剂0.2～1重量份、椰油酸二乙醇酰胺1-10重量份、引发剂0.1-0.2重量份、葡萄糖酸钠3～8重量份、羟丙基-β-环糊精1-5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体1～5重量份、柠檬酸铵5-25重量份、淀粉3～15重量份、马来酸酐2～5重量份。
通过上述技术方案，本发明通过有机减水剂与无机减水剂的复配，并协以缓凝辅料制得缓凝减水剂，该复合型缓凝减水剂，它能够降低水灰比，增加流动度，改善混凝土的密实程度、节约水泥、改善混凝土工作性能，提高混凝土的强度和耐久性的具有优异的保坍性，较高的减水率，改善混凝土性能的聚羧酸减水剂，具有较高的实用价值。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液25～40重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240020～50重量份、聚合氯化锆1-5重量份、聚天冬氨酸钠0.5-2重量份、阴离子表面活性剂0.2～1重量份、椰油酸二乙醇酰胺1-10重量份、引发剂0.1-0.2重量份、葡萄糖酸钠3～8重量份、羟丙基-β-环糊精1-5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体1～5重量份、柠檬酸铵5-25重量份、淀粉3～15重量份、马来酸酐2～5重量份。
为了进一步优化所述缓凝减水剂的减水率和缓凝效果，同时降低缓凝减水剂对钢材的腐蚀性，优选条件下，所述用于混凝土的复合型缓凝减水剂，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液30～35重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240030～45重量份、聚合氯化锆1-5重量份、聚天冬氨酸钠0.5～1重量份、阴离子表面活性剂0.5-0.8重量份、椰油酸二乙醇酰胺2-8重量份、引发剂0.1-0.2重量份、葡萄糖酸钠5-6重量份、羟丙基-β-环糊精2-5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体2-5重量份、柠檬酸铵10-20重量份、淀粉5-12重量份、马来酸酐2～5重量份。进一步优选的，所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液32重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-2400 40重量份、聚合氯化锆3重量份、聚天冬氨酸钠0.8重量份、阴离子表面活性剂0.6重量份、椰油酸二乙醇酰胺6重量份、引发剂0.2重量份、葡萄糖酸钠6重量份、羟丙基-β-环糊精3重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体3重量份、柠檬酸铵15重量份、淀粉8重量份、马来酸酐3重量份。
优选条件下，所述聚羧酸母液为聚酯类聚羧酸母液和/或聚醚类聚羧酸母液。进一步优选的，所述聚酯类聚羧酸母液的固含量为55-75wt％，所述聚醚类聚羧酸母液的固含量为55-75wt％。
本发明中，通过将羟丙基-β-环糊精与单(甲基)丙烯酸酯单体进行交联反应，以生成羟丙基-β-环糊精聚丙烯酰胺接枝共聚物，进而优化复合缓凝减水剂的缓凝效果和减水效果，优选条件下，所述单(甲基)丙烯酸酯单体选自聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯中的一种。进一步优选的，所述羟丙基-β-环糊精与所述单(甲基)丙烯酸酯单体的重量比为1：(1-2)。
优选条件下，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐中的一种。所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、双氧水中的一种。
本发明还提供一种所述用于混凝土的复合型缓凝减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)向聚合氯化锆中加入聚天冬氨酸钠和椰油酸二乙醇酰胺在水中在120-140℃保温混合30-90min，再置于0-5℃环境中密封静置30-60min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油的混合溶液中，接着加入引发剂，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于60～80℃保温搅拌2～5h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于50-60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物。
(3)将聚羧酸母液和烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入阴离子表面活性剂、淀粉和马来酸酐，在60-90℃下保温60～120min，然后加入葡萄糖酸钠、改性聚合氯化锆、羟丙基-β-环糊精-单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
本发明通过有机减水剂与无机减水剂的复配，并协以缓凝辅料制得缓凝减水剂，该复合型缓凝减水剂，它能够降低水灰比，增加流动度，改善混凝土的密实程度、节约水泥、改善混凝土工作性能，提高混凝土的强度和耐久性的具有优异的保坍性，较高的减水率，改善混凝土性能的聚羧酸减水剂，具有较高的实用价值。
实施例1
(1)向3g聚合氯化锆中加入0.8g聚天冬氨酸钠和6g椰油酸二乙醇酰胺在水中在125℃保温混合90min，再置于0-5℃环境中密封静置45min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将3g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.2g过硫酸铵，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入3g聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于75℃保温搅拌3h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(3)将32g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和40g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.6g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、8g淀粉和3g马来酸酐，在75℃下保温80min，然后加入6g葡萄糖酸钠、羟丙基-β-环糊精-聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、改性聚合氯化锆、15g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
实施例2
(1)向5g聚合氯化锆中加入0.5g聚天冬氨酸钠和8g椰油酸二乙醇酰胺在水中在120℃保温混合60min，再置于0-5℃环境中密封静置60min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将4g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.2g硫酸亚铁，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入2g丙氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于80℃保温搅拌5h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于50℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-丙氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(3)将35g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和30g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.8g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、12g淀粉和2g马来酸酐，在90℃下保温60min，然后加入6g葡萄糖酸钠、羟丙基-β-环糊精-丙氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、改性聚合氯化锆、20g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
实施例3
(1)向1g聚合氯化锆中加入1g聚天冬氨酸钠和2g椰油酸二乙醇酰胺在水中在125℃保温混合30min，再置于0-5℃环境中密封静置30min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将5g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.1g过硫酸铵，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入5g聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于60℃保温搅拌2h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(3)将30g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和45g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.5g十二烷基苯磺酸钠、5g淀粉和5g马来酸酐，在60℃下保温120min，然后加入5g葡萄糖酸钠、改性聚合氯化锆、羟丙基-β-环糊精-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、10g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
实施例4
(1)向5g聚合氯化锆中加入0.5g聚天冬氨酸钠和10g椰油酸二乙醇酰胺在水中在130℃保温混合45min，再置于0-5℃环境中密封静置60min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将1g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.15g硫酸亚铁，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入1g丁氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于70℃保温搅拌2～5h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-丁氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(3)将40g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和50g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、15g淀粉和2g马来酸酐，在90℃下保温90min，然后加入8g葡萄糖酸钠、改性聚合氯化锆、羟丙基-β-环糊精-丁氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、25g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
实施例5
(1)向1g聚合氯化锆中加入2g聚天冬氨酸钠和1g椰油酸二乙醇酰胺在水中在140℃保温混合60min，再置于0-5℃环境中密封静置45min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将2g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.2g过硫酸钾，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入2g聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于80℃保温搅拌2～5h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(3)将25g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和20g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入1g十二烷基苯磺酸钠、3g淀粉和5g马来酸酐，在80℃下保温90min，然后加入3g葡萄糖酸钠、改性聚合氯化锆、羟丙基-β-环糊精-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、5g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
对比例1
(1)向3g聚合氯化锆中加入0.8g聚天冬氨酸钠和6g椰油酸二乙醇酰胺在水中在125℃保温混合90min，再置于0-5℃环境中密封静置45min，然后粉碎成粒径为3-10微米的微粒，即得改性聚合氯化锆；
(2)将32g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和40g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.6g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、8g淀粉和3g马来酸酐，在75℃下保温80min，然后加入6g葡萄糖酸钠、3g羟丙基-β-环糊精、3g聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、改性聚合氯化锆、15g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
对比例2
(1)将3g羟丙基-β-环糊精溶于水和甘油(V水:V甘油＝4:1)的混合溶液中，接着加入0.2g过硫酸铵，调节溶液pH值为7～8，搅拌混合20min后加入3g聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯单体的水溶液，反应体系于75℃保温搅拌3h，反应结束后用无水乙醇沉淀，所得沉淀物于60℃下干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉，即得羟丙基-β-环糊精-聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物；
(2)将32g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和40g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.6g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、8g淀粉和3g马来酸酐，在75℃下保温80min，然后加入6g葡萄糖酸钠、羟丙基-β-环糊精-聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、3g聚合氯化锆、15g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
对比例3
将32g聚羧酸母液(固含量为55-75wt％，购自瑞泰化工产品商行)和40g烯丙基聚氧乙烯醚-2400混合均匀后，加入0.6g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、8g淀粉和3g马来酸酐，在75℃下保温80min，然后加入6g葡萄糖酸钠、3g羟丙基-β-环糊精、3g聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、3g聚合氯化锆、15g柠檬酸铵，混合均匀，即得到用于混凝土的复合型缓凝减水剂。
对实施例1-5和对比例1-3中所制备的缓凝减水剂的使用性能进行测试，其中混凝土中缓凝减水剂的添加量为1.5wt％，实验结果如表1所示。
表1实施例1-5和对比例1-3中各缓凝减水剂的性能表
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液25～40重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240020～50重量份、聚合氯化锆1-5重量份、聚天冬氨酸钠0.5-2重量份、阴离子表面活性剂0.2～1重量份、椰油酸二乙醇酰胺1-10重量份、引发剂0.1-0.2重量份、葡萄糖酸钠3～8重量份、羟丙基-β-环糊精1-5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体1～5重量份、柠檬酸铵5-25重量份、淀粉3～15重量份、马来酸酐2～5重量份。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液30～35重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240030～45重量份、聚合氯化锆1-5重量份、聚天冬氨酸钠0.5～1重量份、阴离子表面活性剂0.5-0.8重量份、椰油酸二乙醇酰胺2-8重量份、引发剂0.1-0.2重量份、葡萄糖酸钠5-6重量份、羟丙基-β-环糊精2-5重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体2-5重量份、柠檬酸铵10-20重量份、淀粉5-12重量份、马来酸酐2～5重量份。
3.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：聚羧酸母液32重量份、烯丙基聚氧乙烯醚-240040重量份、聚合氯化锆3重量份、聚天冬氨酸钠0.8重量份、阴离子表面活性剂0.6重量份、椰油酸二乙醇酰胺6重量份、引发剂0.2重量份、葡萄糖酸钠6重量份、羟丙基-β-环糊精3重量份、单(甲基)丙烯酸酯单体3重量份、柠檬酸铵15重量份、淀粉8重量份、马来酸酐3重量份。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述聚羧酸母液为聚酯类聚羧酸母液和/或聚醚类聚羧酸母液。
5.根据权利要求4所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述聚酯类聚羧酸母液的固含量为55-75wt％，所述聚醚类聚羧酸母液的固含量为55-75wt％。
6.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述单(甲基)丙烯酸酯单体选自聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯中的一种。
7.根据权利要求6所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述羟丙基-β-环糊精与所述单(甲基)丙烯酸酯单体的重量比为1：(1-2)。
8.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐中的一种。
9.根据权利要求1所述的用于混凝土的复合型缓凝减水剂，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、抗坏血酸、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、双氧水中的一种。
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