CN109796149A - 一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂及其制备方法，该增稠型减水剂采用如下步骤制备：首先将丙烯酸与聚乙二醇混合，再加入对苯二酚，搅拌均匀并升温至80℃，保温3h，然后降温至60℃，加水，配制成40%的溶液，然后采用过硫酸盐引发聚合，得到反应型增稠剂。然后再将反应型引气剂溶解于反应型增稠剂溶液，混合均匀，然后与粉煤灰混合均匀，烘干，磨细，再与粉体聚羧酸减水剂混合均匀，得到本发明的用于机制砂混凝土的增稠型减水剂。该增稠型减水剂可以显著降低混凝土用水量，改善机制砂混凝土工作性，解决机制砂混凝土离析、泌水，可泵性差、包裹性差等问题。

Description

一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土添加剂技术领域，具体涉及一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂及其制备方法。

背景技术

目前中国正处于高速建设时期，资源与能源极为紧张。在建筑材料领域，优质资源不足的问题已被大家广泛关注。在工程建设过程中，砂石作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。在满足用砂性能指标的前提下，选用经济可行的方案，既要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本，这样在天然砂资源缺乏的地区，使用反击式高效细碎机或冲击式破碎机制造优质机制砂进行混凝土施工生产不仅是可行的，其综合效益也是显著的。因此，机制砂进入建筑材料领域，可缓解天然砂资源紧张的问题。同时，在偏远地区，特别是在高速铁路、高速公路修建建设中，只能就地取材，机制砂是最佳的选择。

然而，机制砂在使用过程中的问题也较为突出。一般情况下，为了避免机制砂中粘土颗粒对混凝土的负面影响，机制砂均经水洗后使用，然后机制砂水洗造成大量的细颗粒流失，导致继配不合理，配制的混凝土工作性较差，表现为泵送性能差，泌水，离析，包裹性不行，严重的制约了机制砂的使用。

目前，通过调整砂率、加入掺合料是解决机制砂混凝土工作性问题的主要技术手段。然而，这些技术手段实际操作起来有一定的难度。调整配合比可能带来强度等其他混凝土性能的问题，在偏远地区，往往没有可利用的掺合料。调整混凝土外加剂是另一种常见的技术手段。普通混凝土增稠与机制砂混凝土增稠存在较大区别，主要表现在引发的原因不一样。与河砂相比，机制砂表面织构凹凸不平，比表面积较大；同时机制砂在制备过程中易产生大量石粉，过量石粉大量吸附外加剂，不仅造成混凝土和易性变差，还会导致硬化后的水泥混凝土内部缺陷增加，混凝土强度劣化明显，从而使得混凝土后期强度发展受限。普通混凝土增稠剂主要针对使用河砂的混凝土，运用到机制砂混凝土中时，普通增稠剂与不规则砂砾建立稳定的增稠保水结构不稳定；同时机制砂中的过量石粉也易将普通增稠剂包覆掩埋，影响增稠剂的应用性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种专门针对机制砂混凝土的增稠型减水剂及其制备方法，该增稠型减水剂可以显著降低混凝土用水量，改善机制砂混凝土工作性，解决机制砂混凝土离析、泌水，可泵性差、包裹性差等问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述技术目的：

本发明所提供的一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，由以下重量份的原料制备而成：反应型引气剂 1-3份、反应型增稠剂 2-5份、粉体聚羧酸减水剂 35-65份、Ⅱ级粉煤灰30-60份。

优选地，反应型引气剂为偶氮二甲酰胺C₂H₄N₄O₂，其分子结构为：。

优选地，粉体聚羧酸减水剂采用市售的粉体聚羧酸减水剂，有效含量大于92%。

上述用于机制砂混凝土的增稠型减水剂通过以下步骤制备而成：将反应型引气剂溶解于反应型增稠剂溶液，混合均匀，然后与Ⅱ级粉煤灰混合均匀，烘干，磨细，再与粉体聚羧酸减水剂混合均匀即得。

其中，反应型增稠剂的制备包括以下步骤：

步骤一：将丙烯酸与聚乙二醇6000按照1:2.5的摩尔比混合，再加入对苯二酚，对苯二酚的添加量为丙烯酸和聚乙二醇总质量的0.5%，搅拌均匀并升温至80℃，保温3h，然后降温至60℃，加水配制成40%的AA-PEG溶液；

步骤二：称取过硫酸铵并配制成1%的过硫酸铵溶液，其中过硫酸盐的称取量为丙烯酸和聚乙二醇总质量的0.5%；

步骤三：将步骤二中的过硫酸盐溶液缓慢滴加到步骤一中的AA-PEG溶液中，边搅拌边滴加，滴加完成后，继续搅拌1h，冷却即得。

本发明所提供的的增稠型减水剂及其制备方法具有以下有益效果：

（1）本发明针对机制砂比表面积较大、石粉含量偏多的特点，采用6000分子量的聚乙二醇作为原料，使制备的产物分子具备长侧链结构，不易被砂砾石粉包覆掩埋；引入对苯二酚，苯环结构能提高主链刚性，确保增稠剂分子在机制混凝土环境中的伸展能力；

（2）本发明采用偶氮二甲酰胺作为引气剂，其引气能力强，引发气泡细小且均匀，能显著提高和易性；同时，其酰胺基团对混凝土强度发展亦有促进作用；

（3）本发明所提供的减水剂，掺量为0.5%时，泌水率即可降低50%左右；

（4）本发明工艺简单，制备生产过程不产生有害废弃物，绿色安全无污染，符合可持续发展要求；同时原材料来源广泛，成本低廉。

具体实施方式

先制备得到反应型增稠剂备用，反应型增稠剂的制备包括以下步骤：

步骤一：将7.2g丙烯酸（AA）与1500g聚乙二醇（PEG，分子量为6000）放入2000ml三角瓶中，再加入7.5g对苯二酚，并缓慢加热，同时搅拌均匀并升温至80℃，保温3h，然后降温至60℃，加水配制成40%的AA-PEG溶液；

步骤二：称取7.5g过硫酸铵，并配制成1%的过硫酸铵溶液（APS），备用；

步骤三：将步骤二中的过硫酸铵溶液缓慢滴加到步骤一中的AA-PEG溶液中，边搅拌边滴加，一般需要1h左右滴加完成，滴加完成后，继续搅拌1h，冷却即得。

机制砂混凝土的增稠型减水剂制备方法如下：将反应型引气剂溶解于反应型增稠剂溶液中，混合均匀，然后与Ⅱ级粉煤灰混合均匀，烘干，磨细，再与粉体聚羧酸减水剂混合均匀即得，实施例1-8中各原料的配比如下表1所示：

表1 实施例中各原料的配比如下：

实施例编号	反应型增稠剂	反应型引气剂	粉体聚羧酸减水剂	Ⅱ级粉煤灰	总量
						实施例1	2	2	60	36	100
实施例2	5	2	60	33	100
						实施例3	3	1	60	36	100
实施例4	3	3	60	34	100
						实施例5	3	3	35	59	100
实施例6	2	2	65	31	100
						实施例7	4	2	64	30	100
实施例8	3	2	35	60	100

对比试验：

将上述实施例中制得的减水剂与市售的减水剂分别掺入到机制砂混凝土中，掺量为0.5%,并分别编号为实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、实验组七、实验组八和对照组，实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、实验组七、实验组八中分别采用的是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8中的增稠型减水剂，对照组中采用的是市售的具有一定增稠作用的科之杰Point-TS1聚羧酸减水剂，按照标准检测方法进行检测，检测指标如下表所示：

表2 混凝土性能检测结果

产品	掺量	泌水率比%	压力泌水率比%	扩展度mm	含气量%
						对照组	0.5%	15	57	575	3.1
实验组一	0.5%	0	27	570	3.3
						实验组二	0.5%	0	18	585	3.5
实验组三	0.5%	0	25	585	3.4
						实验组四	0.5%	0	25	570	3.4
实验组五	0.5%	0	22	580	3.5
						实验组六	0.5%	0	29	590	3.6
实验组七	0.5%	0	17	590	3.4
						实验组八	0.5%	0	25	585	3.3

通过对比我们可以发现：

根据上述表2的实验结果，各实验组的混凝土泌水率比为0，显著好于对照组；各实验组的混凝土压力泌水率比显著低于对照组，说明本发明的增稠型聚羧酸减水剂应用在机制砂混凝土中时泌水率低、和易性好；另外，可以看到实验组与对照组的扩展度对比，实验组略好于对照组；在含气量测试中，实验组的均高于对照组，利于提高机制砂混凝土的和易性。

综上所述，该增稠型聚羧酸减水剂制备工艺简便，经济实用；可显著降低机制砂混凝土用水量，改善机制砂混凝土工作性，解决机制砂混凝土离析，泌水，可泵性差、包裹性差等问题。

Claims (5)

1.一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：反应型引气剂 1-3份、反应型增稠剂 2-5份、粉体聚羧酸减水剂 35-65份、Ⅱ级粉煤灰30-60份。

2.根据权利要求1所述的一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，其特征在于，反应型引气剂为偶氮二甲酰胺C₂H₄N₄O₂，其分子结构为：

。

3.根据权利要求1所述的一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，其特征在于，粉体聚羧酸减水剂采用市售的粉体聚羧酸减水剂，有效含量大于92%。

4.如权利要求1所述的一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，其特征在于，通过以下步骤制备而成：将反应型引气剂溶解于反应型增稠剂溶液，混合均匀，然后与Ⅱ级粉煤灰混合均匀，烘干，磨细，再与粉体聚羧酸减水剂混合均匀即得。

5.根据权利要求4所述的一种用于机制砂混凝土的增稠型减水剂，其特征在于，反应型增稠剂的制备包括以下步骤：

步骤一：将丙烯酸与聚乙二醇6000按照1:2.5的摩尔比混合，再加入对苯二酚，对苯二酚的添加量为丙烯酸和聚乙二醇总质量的0.5%，搅拌均匀并升温至80℃，保温3h，然后降温至60℃，加水配制成40%的AA-PEG溶液；

步骤二：称取过硫酸铵并配制成1%的过硫酸铵溶液，其中过硫酸盐的称取量为丙烯酸和聚乙二醇总质量的0.5%；

步骤三：将步骤二中的过硫酸盐溶液缓慢滴加到步骤一中的AA-PEG溶液中，边搅拌边滴加，滴加完成后，继续搅拌1h，冷却即得。