CN110423037A

CN110423037A - 一种混凝土减胶剂及其制备方法

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Publication number: CN110423037A
Application number: CN201910647025.3A
Authority: CN
Inventors: 章岳
Original assignee: Nanjing Rongfeng Es&t Co Ltd
Current assignee: Nanjing Rongfeng Es&t Co Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: CN110423037B

Abstract

本发明属于混凝土外加剂技术领域，公开了一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：有机胺20‑45%、低分子量的聚乙二醇15‑30%、气泡调节组分0.01‑0.1%，余量为水。本发明的混凝土减胶剂具有无毒、工艺简单、无污染、能耗低且易于工业化生产，能有效改善混凝土的和易性，提高水泥基浆体富浆量，提升混凝土中水泥基胶凝材料的化学反应效能，节约混凝土成本。

Description

一种混凝土减胶剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土减胶剂及其制备方法。

背景技术

普通水泥混凝土是由水泥基胶凝材料、颗粒状集料（也称为骨料）、水以及各种类型的混凝土外加剂按一定比例配制，经搅拌均匀，密实成型，养护后硬化而成的一种人造石材。其具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，是当代最主要的土木工程材料之一，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其在土木工程建设中使用范围十分广泛。21世纪人们更需重视对环境的保护，最大宗的建筑材料---混凝土在保证各项性能指标的前提下，尽量减少水泥用量，或采取措施更多的使用工业废渣替代部分水泥，制备绿色高性能混凝土对于混凝土工业的节能减排、环境保护都具有重要的意义。

在常规的大气环境及生产搅拌及养护条件下，混凝土中仍有5%-15%的水泥没有完全水化，只是起到填充的作用，不能被有效分散而发生水化反应，无法有效发挥全部水泥的效用。另外一方面，由于不同系列的减水剂对水泥颗粒的吸附及分散作用机理不同，减水剂在加入到一定程度后对混凝土中的水泥颗粒分散、水泥浆体与骨料界面的粘接性能的改善就很难再起作用，混凝土本身要求的经济性难以有效进一步发挥。混凝土减胶剂也称混凝土增效剂/混凝土强效剂，是一种区别于混凝土减水剂的新型混凝土添加剂，其主要特点是相同的混凝土强度等级下，加入有效掺量为0.05-0.06%的减胶剂，可减少5%~15%的水泥用量，可以保证混凝土的力学性能不降低，同时混凝土的工作性和体积稳定性都有不同程度的提高，其作用机理为：水泥材料颗粒很细，会有一些粘连的颗粒团，普通减水剂不能分散这些特细颗粒聚集体，而混凝土减胶剂可以有效分散这些聚集体，因而使水泥颗粒更充分地与水接触，提高其反应活性；混凝土减胶剂还可以充分激发具有潜在活性的矿物掺合料（粉煤灰和矿渣微粉等）的活性，从而提高胶凝材料的水化程度；混凝土减胶剂，本身具有亲水性，可以改善水泥基材料浆体与骨料界面的粘接性能，减少或消除混凝土骨料下方的水囊，从而可以提高混凝土强度。与基准混凝土相比，在有效掺量为胶凝材料用量的0.05%-0.06%，它可以节约水泥用量5%～15%左右，同时改善混凝土的施工和易性（提高水泥基浆体量，提高泵送性）、提高混凝土的耐久性，给混凝土相关生产企业带来节能降耗、增加经济效益等一系列可持续发展的优势。

目前，国内混凝土减胶剂产品在使用过程中，在相同用水量和混凝土外加剂掺量下，新拌混凝土初始扩展度有明显降低、坍落度损失相对较快，严重时会影响混凝土的正常泵送施工。如果建筑工人二次加水搅拌混凝土，会对建筑工程质量产生隐患。因此，亟待开发一种与混凝土各原材料相容性好，在节约水泥用量5%～15%情况下，混凝土初始扩展度基本不降低，砼坍落度损失影响小，且不影响混凝土28d及后期强度、抗渗性及其耐久性能的混凝土减胶剂产品。

基于上述技术要求，混凝土减胶剂一般应为液体（工程应用计量的方便），工程应用时应稀释到10%浓度，掺量为胶凝材料用量的0.5%-0.6%。该减胶剂一般不应含有对混凝土具有早强功能的无机盐类成份（例如硫酸盐和氯盐、硫氰酸盐），也不应含有强碱类无机化合物。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有的混凝土减胶剂在使用过程中与混凝土原材料相容性相对较差，新拌混凝土初始扩展度有明显降低且混凝土坍落度损失较快，影响混凝土正常泵送施工的问题，提供了一种新型的混凝土减胶剂。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：公开了一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：有机胺20-45%、低分子量的聚乙二醇15-30%、气泡调节组分0.01-0.1%，余量为水。

所述有机胺为N-甲基二乙醇胺、四亚乙基五胺、2,6-二乙基苯胺、羟乙基乙二胺、羟乙基二亚乙基三胺、2,6二异丙基苯胺、四羟乙基乙二胺中的一种或多种。

所述低分子量的聚乙二醇为四缩乙二醇、六缩乙二醇、九缩乙二醇中的一种。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺组成。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比0.5-3:1组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将有机胺、低分子量的聚乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌15-20 min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。稀释成10%浓度后，即为市售的商品混凝土减胶剂，掺量为胶凝材料用量的0.5%-0.6%。

常规的市售减胶剂，其主要组分含有三乙醇胺（TEA）、聚合醇胺、乙二醇单异丙醇胺和三异丙醇胺的组合物，它会促进水泥的1d、3d、28d龄期的水化速率，新拌混凝土的流动性（扩展度）会有明显的降低，混凝土坍落度损失相对较明显，而烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯以及聚丙烯酸钠等，都是水泥基材料的保水增稠组分，对新拌混凝土的流动性（扩展度）会显著降低，作为混凝土减胶剂不合适；而N-甲基二乙醇胺（MDEA），四亚乙基五胺（TEPA），2,6-二乙基苯胺（DEA），羟乙基乙二胺（AEEA），羟乙基二亚乙基三胺（HEDETA），2,6二异丙基苯胺（DIPA）以及四羟乙基乙二胺（THEED），这类产品和三乙醇胺、聚合醇胺以及乙二醇单异丙醇胺等有明显不同的分子结构，会降低水泥早期（1d、3d）的水化速率，显著提高水泥28d、60d甚至90d水化速率；三乙醇胺（TEA）和聚合醇胺类会增加水泥颗粒和水结合的速度，新拌混凝土中的游离水量相对减少表现为混凝土流动性（扩展度）明显降低；而N-甲基二乙醇胺（MDEA），四亚乙基五胺（TEPA），2,6-二乙基苯胺（DEA），羟乙基乙二胺（AEEA），羟乙基二亚乙基三胺（HEDETA），2,6二异丙基苯胺（DIPA）以及四羟乙基乙二胺（THEED），这类产品在早期水泥水化结合水的过程中，它们会优先吸附在水泥颗粒表面上，从而减少了水泥颗粒和水分子快速结合的概率，相对增加了游离水数量，主观表现为混凝土初始扩展度基本不降低，混凝土坍落度1h经时损失影响较小。另外，N-甲基二乙醇胺（MDEA），四亚乙基五胺（TEPA），2,6-二乙基苯胺（DEA），羟乙基乙二胺（AEEA），羟乙基二亚乙基三胺（HEDETA），2,6二异丙基苯胺（DIPA）以及四羟乙基乙二胺（THEED），这类产品都可以通过中后期（14 d以后）最大限度地促进水泥熟料C₂S及C₄AF的水化作用，形成钙盐和铁盐络合物，并可以有效激发粉煤灰和矿粉的潜在活性，使粉煤灰和矿粉二次水化的更加彻底，从而可以使混凝土保持中后期强度的增长。在混凝土中，一些细小水泥颗粒形成的小团聚体，因为体积较小，大分子的减水剂无法有效分散，但低分子量的聚乙二醇可吸附在这些水泥颗粒表面并使其有效分散，使其有效分散使包裹在其中的水被释放出来，还可以使这些细小水泥颗粒填充在大的水泥颗粒之间，能在不影响混凝土和易性的情况下进一步降低水的用量，减少水灰比，提高混凝土密实性，从而提高混凝土强度；低分子量的聚乙二醇可吸附在微细物料颗粒表面，改善其分散性能；气泡调节组分的加入可在混凝土内部形成微小封闭球状气泡，起到滚珠效应，减少骨料之间的摩擦力，提高混凝土分散性。

本发明的有益效果是：

1.本发明公开了一种混凝土减胶剂，通过中后期（14 d以后）最大限度地激发水泥熟料C₂S及C₄AF的作用，提高水泥矿物的水化程度，与混凝土各原材料相容性好，在节约水泥用量5%～12%情况下，混凝土初始扩展度基本不降低，砼坍落度损失影响小，提高了水泥基浆体的富浆量有利于混凝土泵送施工，且不影响混凝土后期强度、抗渗性及其耐久性；促进较难水化的矿物掺合料的水化，增加凝胶体数量，提高混凝土的密实度。

2.本发明的混凝土减胶剂具有无毒、工艺简单、无污染、能耗低且易于工业化生产，能有效改善混凝土的和易性，提高水泥基浆体富浆量，提升混凝土中水泥基胶凝材料的化学反应效能，节约混凝土成本。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明所用的有机胺来源如下：

N-甲基二乙醇胺MDEA，99%，粘稠液体，新典化学材料（上海）有限公司；

四亚乙基五胺TEPA，99%，粘稠液体，上海海曲化工有限公司；

2,6-二乙基苯胺DEA，99%，粘稠液体，昆山市化学原料有限公司；

羟乙基乙二胺AEEA，99%，粘稠液体，巴斯夫化学公司生产；

羟乙基二亚乙基三胺HEDETA，99%，液体，上海中一化工有限公司；

2,6二异丙基苯胺DIPA，99%，液体，上海比阳实业有限公司。

四羟乙基乙二胺THEED，99%，液体，武汉吉和昌新材料股份有限公司。

四缩乙二醇、六缩乙二醇、九缩乙二醇，99%，液体，武汉鑫伟烨化工有限公司。

十二烷基氨基丙酸钠，99%，液体，丹东金海精细化工有限公司。

N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺，99%，液体，济宁百川化工有限公司。

实施例1

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：N-甲基二乙醇胺20%、四缩乙二醇30%、气泡调节组分0.01%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比1:2组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将N-甲基二乙醇胺、四缩乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌15 min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

实施例2

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：四亚乙基五胺45%、六缩乙二醇15%、气泡调节组分0.1%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比0.5:1组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将四亚乙基五胺、六缩乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌20 min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

实施例3

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：2,6-二乙基苯胺35%、九缩乙二醇20%、气泡调节组分0.05%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比2:1组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将二乙基苯胺、九缩乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌18 min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

实施例4

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：、羟乙基乙二胺30%、六缩乙二醇25%、气泡调节组分0.08%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比1:1组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将有机胺、低分子量的聚乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌16min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

实施例5

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：羟乙基二亚乙基三胺36%、四缩乙二醇24%、气泡调节组分0.07%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比1.5:1组成。

实施例6

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：有机胺40%、低分子量的聚乙二醇25%、气泡调节组分0.04%，余量为水。

实施例7

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：有机胺32%、低分子量的聚乙二醇22%、气泡调节组分0.05%，余量为水。

所述有机胺由2,6二异丙基苯胺和四羟乙基乙二胺按重量比1:1组成。

所述低分子量的聚乙二醇为六缩乙二醇。

所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺按重量比2.5:1组成。

对比例1

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：三乙醇胺32%、低分子量的聚乙二醇22%、气泡调节组分0.05%，余量为水。

所述低分子量的聚乙二醇为六缩乙二醇。

对比例2

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：2,6-二乙基苯胺35%、聚乙二醇（200）20%、气泡调节组分0.05%，余量为水。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将2,6-二乙基苯胺、聚乙二醇（200）、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌18 min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

对比例3

一种混凝土减胶剂，由如下重量百分数的组分组成：羟乙基乙二胺30%、六缩乙二醇25%、气泡调节组分0.08%，余量为水。

所述气泡调节组分由十二烷硫酸钠和羟甲基纤维素按重量比1:1组成。

所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将羟乙基乙二胺、六缩乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌16min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。

性能测试

本发明的混凝土减胶剂对新拌混凝土性能对比实验见表1。表1中的新拌混凝土性能见表2。

实验室拌制混凝土采用机械搅拌，外加剂和混凝土减胶剂采用同掺法加入，搅拌时间为 2分钟，并与不加混凝土减胶剂的对比例进行对比。实验室以常规工民建领域的泵送C30混凝土作为对象，水泥采用海螺P•O42.5级水泥，粉煤灰采用南京华能电厂二级粉煤灰，矿粉采用南钢集团S95级，砂子采用常见的长江内河砂，石子采用玄武岩5～25mm 连续级配碎石，减水剂采用江苏中铁奥莱特公司聚羧酸高效减水剂（液体，10%浓度）。混凝土强度按照GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检验，混凝土坍落度和含气量性能按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能方法试验标准》进行检验，新拌混凝土的抗渗性根据GB50164-2011《混凝土质量控制标准》进行测试。

表1 对比例混凝土配比(kg/m³)

表2 新拌混凝土性能

从表1和表2的实验结果可以看出，在混凝土中加入本发明的混凝土减胶剂后，混凝土中的水泥用量降低了6%和12%，与空白混凝土相比较，7 d混凝土强度稍低1-4 MPa，而28 d的混凝土强度可以基本持平，90 d的混凝土的强度得到了较大的提高；与空白混凝土和掺市售减胶剂的新拌混凝土比较，本发明的混凝土减胶剂，在节约水泥用量5%～15%情况下，混凝土初始扩展度基本不降低，砼坍落度损失影响小，肉眼观察水泥基浆体体积明显提高。混凝土含气量增加幅度较小在1.0%-1.5%，混凝土和易性有一定的提高，有利于混凝土泵送施工，且基本不影响混凝土28 d强度，混凝土后期强度具有一定的提高。

以上所述，本发明的混凝土减胶剂应用到混凝土中，能够改善混凝土拌合物性能，提高混凝土的抗压强度；在保证混凝土强度不变的情况下，能减少水泥用量5%-12%，从而降低成本，节能环保，具有巨大经济效益和社会效益。最后应说明的是：以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述具体实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式和具体实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种混凝土减胶剂，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：有机胺20-45%、低分子量的聚乙二醇15-30%、气泡调节组分0.01-0.1%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的混凝土减胶剂，其特征在于，所述有机胺为N-甲基二乙醇胺、四亚乙基五胺、2,6-二乙基苯胺、羟乙基乙二胺、羟乙基二亚乙基三胺、2,6二异丙基苯胺、四羟乙基乙二胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的混凝土减胶剂，其特征在于，所述低分子量的聚乙二醇为四缩乙二醇、六缩乙二醇、九缩乙二醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的混凝土减胶剂，其特征在于，所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺组成。

5.根据权利要求1所述的混凝土减胶剂，其特征在于，所述气泡调节组分由十二烷基氨基丙酸钠和N-羟乙基月桂葡萄糖酰胺胺重量比0.5-3:1组成。

6.根据权利要求1-5任一所述的混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将有机胺、低分子量的聚乙二醇、气泡调节组分，分别计量后泵入搅拌罐搅拌15-20min，再补充余量的水，继续搅拌30 min 即可得到所述的混凝土减胶剂。