CN109293267A - 一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，其由以下重量百分含量的组分组成：硅酸三钙10～20％，羧酸乙稀基共聚物20～30％，去离子水50～70％。其制备方法为：将硅酸三钙、羧酸乙烯基共聚物和去离子水按比例加入球磨机中，加入氧化锆研磨球，球磨得到中值粒径≤500nm的晶核早强型聚羧酸减水剂。本发明提供的晶核早强型聚羧酸减水剂综合了减水剂与早强剂的优势，主要原料为硅酸三钙及聚羧酸减水剂，不会引起后期强度倒缩，按掺量1.0～2.0％掺入普通硅酸盐水泥砂浆中，能够使减水率达到30％以上，12h强度增长比达到250％以上，制备方法工艺过程简单，工艺参数以易控制，易于推广。

Description

一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，涉及一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术
混凝土早强剂是混凝土外加剂的一个种类，它能促进水泥早期水化，提高混凝土早期强度，早强剂按组成可分为有机型、无机型和复合型三类。传统早强剂以无机型居多如氯盐、硫酸盐和亚硝酸盐，但是氯离子的添加会使其与钢筋之间形成电极电位，容易造成钢筋锈蚀；硫酸盐中Na+和K+不参与水泥水化过程，所以在混凝土体系中会残留其易溶性盐类，而钠盐或钾盐很容易在混凝土失水干燥后从表面析出，甚至在混凝土表层结晶，造成混凝土表层膨胀开裂；而后开发出的有机型早强剂如醇胺类、甲酸钙和复合型早强剂有机物类早强剂，其本身不会对混凝土造成损害，但是由于有机物类混凝土早强剂反应机理比较复杂，早强作用的规律性和药剂用量较难把握，因而在实际应用中很少单独使用。另外，价格较高也是有机类早强剂没有被广泛使用的制约因素之一。
现在混凝土中一般将减水剂和早强剂复合使用，而减水剂，特别是聚羧酸减水剂的作用机理在于：吸附于水泥颗粒表面从而提供分散能力，但由此也带来了一定程度的缓凝，导致超早强难实现。
本发明，提供了一种晶核诱导型聚羧酸减水剂，集成了减水剂与晶核诱导早强剂的双重作用，在实现高减水的同时，产生极强的晶核诱导作用，从而大幅度提升早期强度，可广泛应用于超早强材料及蒸养预制构件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种晶核早强型聚羧酸减水剂，其由以下重量百分含量的组分组成：硅酸三钙(3CaO·SiO2，C3S)10～20％，羧酸乙稀基共聚物20～30％，去离子水50～70％；
所述羧酸乙稀基共聚物制备方法为：将丙烯酸(AA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按质量比0.8-1：10：0.1-0.2混合，加水配制成水溶液，并加入双氧水，搅拌均匀，然后加入维生素C和2-巯基乙醇，搅拌反应2h，加入NaOH溶液(浓度为30％)调节体系pH值为6.5，得到羧酸乙烯基共聚物。
按上述方案，所述双氧水质量浓度为27.5％，双氧水用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.5％。
按上述方案，所述维生素C用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.4％。
按上述方案，所述2-巯基乙醇用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.3％。
本发明还提供上述晶核早强型聚羧酸减水剂的制备方法，具体步骤如下：将硅酸三钙、羧酸乙烯基共聚物和去离子水按比例加入球磨机中，加入氧化锆研磨球，球磨得到中值粒径≤500nm的晶核早强型聚羧酸减水剂。
优选的是，所述氧化锆研磨球用量为硅酸三钙质量的3-5倍，氧化锆研磨球级配质量比为：5mm：3mm：1mm：0.6mm＝3：3：4：4。
按上述方案，所述球磨时间为60-120min。
本发明还包括上述晶核早强型聚羧酸减水剂的使用方法，将晶核早强型聚羧酸减水剂按掺量1.0～2.0％掺入水泥砂浆中。
本发明提供的晶核早强型聚羧酸减水剂由于大分子链上的羧基产生的阴离子效应和中性聚氧乙烯长侧链的空间阻碍作用，有非常强的减水效果，且对后期强度无影响。原料中的硅酸三钙经处理后主要为纳米级别的硅酸三钙及C-S-H凝胶，加入后起到晶核诱导的作用，纳米硅酸三钙或C-S-H作为晶核，能够降低成核势垒，诱导成核，加速前期水化。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的晶核早强型聚羧酸减水剂综合了减水剂与早强剂的优势，主要原料为硅酸三钙及聚羧酸减水剂，不带入有害物质，不影响水泥耐久性，不会引起后期强度倒缩，按掺量1.0～2.0％掺入普通硅酸盐水泥砂浆中，能够使减水率达到30％以上，12h强度增长比达到250％以上；2、本发明采用湿磨方法处理原料，比传统干磨方式更加节能、环保，制备方法工艺过程简单，工艺参数以易控制，易于推广。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用硅酸三钙平均粒径为80μm，纯度大于90％。
所用羧酸乙稀基共聚物制备方法为：将丙烯酸(AA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按质量比0.8-1：10：0.1-0.2混合，加水配制成质量浓度为42％的水溶液，并加入双氧水，双氧水质量浓度为27.5％，双氧水用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.5％，搅拌30min，然后加入维生素C和2-巯基乙醇，维生素C用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.4％，2-巯基乙醇用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.3％，搅拌反应2h，加入浓度为30％的NaOH溶液调节体系pH值为6.5，得到羧酸乙烯基共聚物，原料配比如表1所示。
表1羧酸乙烯基共聚物原料配比
羧酸乙烯基共聚物编号 AA：TPEG：AMPS质量比 维生素C用量(％) 巯基乙醇用量(％)
AS-1 0.8：10：0.1 0.1 0.2
AS-2 0.85：10：0.15 0.4 0.1
AS-3 1：10：0.2 0.2 0.3
AS-4 0.9：10：0.15 0.3 0.25
实施例1-5
制备晶核早强型聚羧酸减水剂，具体步骤如下：
将硅酸三钙(C3S)、羧酸乙烯基共聚物和去离子水按比例装入球磨罐，然后加入氧化锆研磨体，氧化锆研磨体粒径配比为5mm：3mm：1mm：0.6mm＝3：3：4：4，研磨60-120min直至得到中值粒径小于500nm的晶核早强型聚羧酸减水剂。将本实施例1-5制备的晶核早强型聚羧酸减水剂掺入普通硅酸盐水泥砂浆中，测试其减水率和12h砂浆强度增长比，原料配比、工艺参数及产品性能结果见表2。粒径采用激光粒度分析仪进行测定，砂浆强度增长比参照标准GB8076-2008。
表2材料配比及产品性能评价
表2数据显示，本实施例1-5所制备的晶核早强型聚羧酸减水剂在普通硅酸盐水泥砂浆中掺量为1-2％时，减水率可达到30％以上，12h砂浆强度增长比可达到250％以上。由此可见该晶核早强型聚羧酸减水剂具有较高的减水率，同时可促使普通硅酸盐水泥快速水化，大幅度提升早强性能，具有在预制构件及装配式混凝土结构中大规模推广的价值。

Claims (8)

1.一种晶核早强型聚羧酸减水剂，其特征在于，其由以下重量百分含量的组分组成：硅酸三钙10～20％，羧酸乙稀基共聚物20～30％，去离子水50～70％；
所述羧酸乙稀基共聚物制备方法为：将丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按质量比0.8-1：10：0.1-0.2混合，加水配制成水溶液，并加入双氧水，搅拌均匀，然后加入维生素C和2-巯基乙醇，搅拌反应2h，加入NaOH溶液调节体系pH值为6.5，得到羧酸乙烯基共聚物。
2.根据权利要求1所述的晶核早强型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述双氧水质量浓度为27.5％，双氧水用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.5％。
3.根据权利要求1所述的晶核早强型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述维生素C用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.4％。
4.根据权利要求1所述的晶核早强型聚羧酸减水剂，其特征在于，所述2-巯基乙醇用量为丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量之和的0.1-0.3％。
5.一种权利要求1-4任一所述的晶核早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将硅酸三钙、羧酸乙烯基共聚物和去离子水按比例加入球磨机中，加入氧化锆研磨球，球磨得到中值粒径≤500nm的晶核早强型聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求5所述的晶核早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述氧化锆研磨球用量为硅酸三钙质量的3-5倍，氧化锆研磨球级配质量比为：5mm：3mm：1mm：0.6mm＝3：3：4：4。
7.根据权利要求5所述的晶核早强型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，所述球磨时间为60-120min。
8.一种权利要求1-4任一所述的晶核早强型聚羧酸减水剂的使用方法，其特征在于，将晶核早强型聚羧酸减水剂按掺量1.0～2.0％掺入水泥砂浆中。
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