CN109942219A - 一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域，公开了一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠1‑5％、淀粉接枝共聚物10‑20％、烷基萘磺酸钠1‑5％、水化反应促进剂1‑3％、2‑羟基膦酰基乙酸0.5‑2％、余量为粉煤灰。本发明产品具有良好的减胶作用，在保证混凝土的力学强度不降低的条件下，能减少5％‑10％的胶凝材料用量，同时混凝土的和易性和抗收缩性都有不同程度的改善。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体公开了一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂。
背景技术
我国的建筑施工大部分均使用商品混凝土，目前普遍存在坍落度损失过大的问题，混凝土到达施工现场时，其流动性不能满足泵送需要，给施工过程造成很大困难。另外，混凝土中高胶凝材料用量使得混凝土更容易开裂，尤其在水胶比较低的情况下，这种现象更加严重。混凝土中高胶凝材料用量还会造成大量资源浪费，并对环境产生很大的破坏。为保证建筑制造业的可持续健康发展，有必要通过各种方法，在保证混凝土结构力学性能、耐久性的前提下，有效降低单方混凝土中胶凝材料的用量。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，在保证混凝土结构力学性能、耐久性的前提下，有效降低单方混凝土中胶凝材料的用量。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠1-5％、淀粉接枝共聚物10-20％、烷基萘磺酸钠1-5％、水化反应促进剂1-3％、2-羟基膦酰基乙酸0.5-2％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-100um。
优选的，所述玻璃微珠粒径为3-60um。
所述淀粉接枝共聚物由小麦淀粉、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及N-羟甲基丙烯酰胺在一定反应条件下，共聚而成。
优选的，所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1-5份甲基丙烯磺酸钠、1-5份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入20-50份的去离子水，搅拌溶解，升温至75-80℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将2-5份小麦淀粉，加入到40-60份的去离子水中，搅拌并升温至80-85℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在55-65℃下减压干燥2-4h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过硫酸钾或过一硫酸氢钾。
优选的，所述引发剂为过一硫酸氢钾。
优选的，所述引发剂用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1-2％。
所述水化反应促进剂为有机胺类物质。
优选的，所述烷基萘磺酸钠为己基萘磺酸钠、辛基萘磺酸钠、双己基萘磺酸钠、双辛基萘磺酸钠中的一种。
优选的，所述水化反应促进剂为二乙醇单异丙醇胺、羟乙基二异丙醇胺、2,6-二乙基苯胺、羟乙基二亚乙基三胺中的一种。
本发明中，玻璃微珠因其表面比较致密光滑，能够在胶凝材料及混凝土粗细骨料之间起到润滑作用从而增加混凝土的分散性，并且这种分散性能是一种物理作用，其不会随着时间的推移而降低；所述淀粉接枝共聚物上有较多的支链，支链上有丰富的羟基，可吸附在水泥颗粒及水化产物上，与水泥水化体系有良好的相容性，因共聚物本身就易形成网状结构，又易于拆散，因此在混凝土静置时可使混凝土体系保持稳定，减少离析、泌水，在混凝土施工过程中，很容易在外力的剪切作用下稀释分散，混凝土容易流动不影响工作性，还能起到胶体保护的作用，使整个液相体系保持稳定状态，减少水分流失，减少混凝土出现微裂隙；由于水泥的水化作用会产生大量的Ca(OH)2和C-S-H导致整个体系粘度增加，烷基萘磺酸钠可以有效减少体系的粘度，从而减少因水泥水化粘度增加引起的混凝土坍落度损失；水化反应促进剂可促进较难水化的矿物掺合料的水化，分活化具有潜在活性的矿物掺和料，增加凝胶体数量，达到提高混凝土强度或降低水泥用量的目的；2-羟基膦酰基乙酸可通过络合反应降低钙离子和铝离子浓度，进而促进水泥的水化。本发明各种物质协同作用、相互配合，使减水胶更好地平衡水泥水化、硬化的时间，从而进一步提高混凝土拌合物浇铸形成的建筑物的整体强度和耐久性。
本发明的有益效果
(1)本发明产品具有良好的减胶作用，在保证混凝土的力学强度不降低的条件下，能减少5％-10％的胶凝材料用量，同时混凝土的和易性和抗收缩性都有不同程度的改善。
(2)使用本发明产品的混凝土具有水泥用量少、开裂少、耐久性好的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠1％、淀粉接枝共聚物20％、烷基萘磺酸钠1％、水化反应促进剂3％、2-羟基膦酰基乙酸0.5％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-100um。
所述淀粉接枝共聚物由小麦淀粉、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及N-羟甲基丙烯酰胺在一定反应条件下，共聚而成。
所述水化反应促进剂为有机胺类物质。
实施例2
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠5％、淀粉接枝共聚物10％、烷基萘磺酸钠5％、水化反应促进剂1％、2-羟基膦酰基乙酸2％、余量为粉煤灰。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份甲基丙烯磺酸钠、5份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入20份的去离子水，搅拌溶解，升温至80℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将2份小麦淀粉，加入到60份的去离子水中，搅拌并升温至80℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在55℃下减压干燥4h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过硫酸钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1％。
所述烷基萘磺酸钠为己基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为羟乙基二异丙醇胺。
实施例3
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠3％、淀粉接枝共聚物15％、烷基萘磺酸钠3％、水化反应促进剂2％、2-羟基膦酰基乙酸1％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-100um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5份甲基丙烯磺酸钠、1份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入50份的去离子水，搅拌溶解，升温至75℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将5份小麦淀粉，加入到40份的去离子水中，搅拌并升温至85℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在55℃下减压干燥4h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过一硫酸氢钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的2％。
所述烷基萘磺酸钠为辛基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为2,6-二乙基苯胺。
实施例4
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠2％、淀粉接枝共聚物17％、烷基萘磺酸钠2％、水化反应促进剂2.5％、2-羟基膦酰基乙酸1.5％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-60um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入45份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)3份小麦淀粉，加入到50份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在61℃下减压干燥2.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过一硫酸氢钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.2％。
所述烷基萘磺酸钠为双己基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为羟乙基二亚乙基三胺。
实施例5
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠3.6％、淀粉接枝共聚物17％、烷基萘磺酸钠4.5％、水化反应促进剂1.2％、2-羟基膦酰基乙酸1.8％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-30um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入30份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将3份小麦淀粉，加入到48份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在58℃下减压干燥3.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过硫酸钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.5％。
所述烷基萘磺酸钠为双辛基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为二乙醇单异丙醇胺。
实施例6
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠4.5％、淀粉接枝共聚物12.5％、烷基萘磺酸钠3％、水化反应促进剂2％、2-羟基膦酰基乙酸1％、余量为粉煤灰。
对比例1
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：淀粉接枝共聚物17％、烷基萘磺酸钠2％、水化反应促进剂2.5％、2-羟基膦酰基乙酸1.5％、余量为粉煤灰。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入45份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)3份小麦淀粉，加入到50份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在61℃下减压干燥2.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过一硫酸氢钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.2％。
所述烷基萘磺酸钠为双己基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为羟乙基二亚乙基三胺。
对比例2
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠2％、羟甲基纤维素醚17％、烷基萘磺酸钠2％、水化反应促进剂2.5％、2-羟基膦酰基乙酸1.5％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-60um。
所述烷基萘磺酸钠为双己基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为羟乙基二亚乙基三胺。
对比例3
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠3.6％、淀粉接枝共聚物17％、水化反应促进剂1.2％、2-羟基膦酰基乙酸1.8％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-30um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入30份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将3份小麦淀粉，加入到48份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在58℃下减压干燥3.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过硫酸钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.5％。
所述水化反应促进剂为二乙醇单异丙醇胺。
对比例4
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠2％、淀粉接枝共聚物17％、烷基萘磺酸钠2％、三乙醇胺2.5％、2-羟基膦酰基乙酸1.5％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-60um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入45份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)3份小麦淀粉，加入到50份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在61℃下减压干燥2.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过一硫酸氢钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.2％。
所述烷基萘磺酸钠为双己基萘磺酸钠。
对比例5
一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠3.6％、淀粉接枝共聚物17％、烷基萘磺酸钠4.5％、水化反应促进剂1.2％、余量为粉煤灰。
所述玻璃微珠粒径为3-30um。
所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4份甲基丙烯磺酸钠、2份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入30份的去离子水，搅拌溶解，升温至78℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将3份小麦淀粉，加入到48份的去离子水中，搅拌并升温至82℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在58℃下减压干燥3.5h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
所述引发剂为过硫酸钾，用量为甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸二甲氨基乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺总重量的1.5％。
所述烷基萘磺酸钠为双辛基萘磺酸钠。
所述水化反应促进剂为二乙醇单异丙醇胺。
性能测试
泥为P.O 42.5水泥细度为0.045mm筛余13.1％，比表面积352m2/kg，标准稠度用水量27.2％，初凝时间141min，终凝时间182min，其化学组成见表1。粉煤灰(FA)：Ⅱ级粉煤灰，其化学组成见表1。细集料为天然河砂，表观密度为2730kg/m3，堆积密度为1530kg/m3，吸水率5.4％，细度模数2.6，粗集料为碎石，表观密度为2760kg/m3，堆积密度为1630kg/m3，5～25mm连续级配。每立方米混凝土配比设计：水泥360kg、粉煤灰90kg、水180kg、河砂800kg、碎石1000kg。依照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080—2016)规定的试验方法测试混凝土的工作性；按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定的试验方法，测试混凝土的强度。
分别掺加实施例1-6及对比例1-5的减胶剂制进行性能测试，混凝土配比设计见表2，空白混凝土为未加减胶剂的混凝土配比，试验混凝土为加实施例1-6及对比例1-5的减胶剂的混凝土配比，减胶剂掺量为0.5％，测试结果见下表3。
表1实验用主要原材料的化学成分
| 名称 | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | SO<sub>3</sub> | .Loss |
| 水泥 | 59.61 | 23.24 | 6.32 | 3.64 | 1.13 | 0.82 | 0.17 | 2.24 | 2.04 |
| FA | 3.56 | 52.11 | 30.57 | 5.83 | 1.35 | 1.28 | 0.21 | 0.51 | 2.52 |
表2混凝土配比
表3性能测试结果
Claims (8)
1.一种兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，由以下重量分数的物质组成：玻璃微珠1-5％、淀粉接枝共聚物10-20％、烷基萘磺酸钠1-5％、水化反应促进剂1-3％、2-羟基膦酰基乙酸0.5-2％、余量为粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述玻璃微珠粒径为3-100um。
3.根据权利要求1所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述淀粉接枝共聚物由小麦淀粉、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及N-羟甲基丙烯酰胺在一定反应条件下，共聚而成。
4.根据权利要求3所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述淀粉接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1-5份甲基丙烯磺酸钠、1-5份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1份N-羟甲基丙烯酰胺混合均匀，并加入20-50份的去离子水，搅拌溶解，升温至75-80℃，滴加引发剂溶液，并保温反应1h，得A料；
(2)将2-5份小麦淀粉，加入到40-60份的去离子水中，搅拌并升温至80-85℃，制成糊状，得B料；
(3)将A料、B料混合均匀，在55-65℃下减压干燥2-4h，粉碎，过150目筛，既得所述淀粉接枝共聚物。
5.根据权利要求4所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾或过一硫酸氢钾。
6.根据权利要求1所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述水化反应促进剂为有机胺类物质。
7.根据权利要求1所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述烷基萘磺酸钠为己基萘磺酸钠、辛基萘磺酸钠、双己基萘磺酸钠、双辛基萘磺酸钠中的一种。
8.根据权利要求1所述的兼具保坍作用的混凝土减胶剂，其特征在于，所述水化反应促进剂为二乙醇单异丙醇胺、羟乙基二异丙醇胺、2,6-二乙基苯胺、羟乙基二亚乙基三胺中的一种。
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