CN110790529A - 一种高强混凝土降粘型减水剂及其制备方法 - Google Patents
一种高强混凝土降粘型减水剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：烯丙基聚氧乙烯醚：200份；去离子水：250‑300份；过硫酸铵：1‑5份；丙烯酰胺：3‑6份；丙烯酸：21‑27乙烯基三乙氧基硅烷：2‑8份；巯基乙酸：0.5‑2份；维生素C：0.2‑1份；质量浓度为32％的NaOH液：10‑20份。本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂粘附到水泥颗粒表面，减水剂在水泥颗粒间产生良好的空间阻碍作用，使水泥颗粒不能彼此靠近，有效阻碍水泥的絮凝，减水剂通过静电斥力和空间位阻效应的协同作用充分发挥，使减水剂的分散性及分散保持性最好，降低了高强混凝土的粘度。
Description
技术领域
本发明涉及减水剂技术领域，具体地，涉及一种高强混凝土降粘型减水剂及其制备方法。
背景技术
随着土木工程规模不断扩大，科技水平不断提高，一些高层大跨、有特殊功能要求的重要建筑的不断出现，如摩天大楼、超大跨桥梁及巨型水利枢纽工程的建设等，要求混凝土必须具有更高的强度。提高混凝土强度主要通过降低水胶比来实现，这导致了混凝土粘度增大，从而引发混凝土搅拌、运输和泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了高强与超高强混凝土的推广与应用。
为此，如何降低混凝土粘度成为高强与超高强混凝土发展的关键问题。目前采用的降粘主要方法之一是添加有机外加剂。有机外加剂主要是引气剂，有机外加剂的掺入在混凝土拌合物内形成大量微小的封闭球状气泡，这些微气泡如同滚珠一样，减少了骨料颗粒间的摩擦阻力，从而降低粘度，但是引气剂降粘作用有限，引入的气泡对高强混凝土的强度也产生不利影响。实际生产中，也通过添加掺合料，例如粉煤灰改善混凝土工作性能，众所周知掺入粉煤灰可以降低混凝土粘度，但是对于高强或超高强混凝土的降粘效果十分有限。
为了适应市场的需求，本申请研发一种高强混凝土降粘型高性能减水剂，有助于胶凝材料颗粒间润滑，从而改善高强或超高强混凝土的粘度和流动性能。
发明内容
本发明提供了一种高强混凝土降粘减水剂及其制备方法，与高强混凝土混合后，在维持高强混凝土强度的同时，降低高强混凝土的粘性，增加高强混凝土的分散性，克服了现有技术中高强混凝土粘度高，不利于高强混凝土搅拌、运输和泵送等一系列的施工问题。
本发明的技术方案如下：一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：250-300份；
过硫酸铵：1-5份；
丙烯酰胺：3-6份；
丙烯酸：21-27
乙烯基三乙氧基硅烷：2-8份；
巯基乙酸：0.5-2份；
维生素C：0.2-1份；
质量浓度为32％的NaOH液：10-20份。
较佳地，所述高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：260-280份；
过硫酸铵：1-2份；
丙烯酰胺：3-5份；
丙烯酸：22-25
乙烯基三乙氧基硅烷：3-5份；
巯基乙酸：0.5-1份；
维生素C：0.2-0.5份；
质量浓度为32％的NaOH液：12-18份。
优选的，所述高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：270份；
过硫酸铵：1.75份；
丙烯酰胺：3份；
丙烯酸：24份；
乙烯基三乙氧基硅烷：4份；
巯基乙酸：1份；
维生素C：0.45份；
质量浓度为32％的NaOH液：16份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂中，所述烯丙基聚氧乙烯醚,优选分子量为2400。所述的烯丙基聚氧乙烯醚具有良好的水溶性，作为减水剂中主要原材料，能够增强混凝土中的水泥颗粒的分散性，具有掺量低、减水率高、增强效果好、耐久性、环境友好等特点。所述烯丙基聚氧乙烯醚与丙烯酸、丙烯酰胺进行共聚反应，得到功能性聚合物，该聚合物带有聚氧乙烯长链、氨基、羧基等，是具有梳型结构的高分子表面活性剂，其主链牢牢地吸附水泥颗粒表面，能够有效的阻碍水化反应，提高其减水性，支链则包围在水泥颗粒周围，起到空间位阻和静电排斥双重作用，因而，使得混凝土具有更好的分散能力和减水作用。
所述的高强混凝土降粘型减水剂中，选用巯基乙酸作为链转移剂，来调节减水剂的相对分子量。研究表明，减水剂的分子量达到合适的范围，混凝土的分散性和流动性会达到最高值。减水剂的分子量过高或过低，混凝土的分散性和流动性都会降低，其减水性能降低，且容易坍塌。本申请通过控制巯基乙酸的用量在最佳范围，来控制减水剂的分子量，达到提高混凝土的分散性和流动性，减水保坍的目的。
本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂中，所述的乙烯基三乙氧基硅烷一端含有乙烯基不饱和键，另一端含有可水解为羟基的硅氧烷结构，同时具有分别与无机物和有机物反应的官能团的低分子化合物。乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合反应后，一方面乙烯双键和丙烯酸单体共聚，形成嵌段式化合物，增加两者的相容性，提高共聚物的强度，另一方面，未参与反应的Si-OH基团可以与无机基材，例如沙土等表面的-OH等作用，形成氢健等化学键，提高聚合物与无机基材等的粘结强度，同时对分散的水泥颗粒之间具有润滑作用。
本申请中由于亲水基团的电解作用，水泥颗粒表面带有相同电荷，在静电排斥作用下，水泥体系释放游离水，提高水泥的流动性。由于硅烷的引入主链，使得水泥颗粒以及水泥与砂石材料间起到润滑作用，加大了混凝土流动性，减小了混凝土粘稠度，在高强混凝土中具有明显的降粘效果。
本发明的有益效果为：本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂，与混凝土混合使用时，倒筒时间从26秒降为9秒以下。本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂吸附到水泥颗粒表面，减水剂在水泥颗粒间产生良好的空间阻碍作用，使水泥颗粒不能彼此靠近，有效阻碍水泥的絮凝，减水剂通过静电斥力和空间位阻效应的协同作用充分发挥，使减水剂的分散性及分散保持性最好，降低了高强混凝土的粘度。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：270份；
过硫酸铵：1.75份；
丙烯酰胺：3份；
丙烯酸：24份；
乙烯基三乙氧基硅烷：4份；
巯基乙酸：1份；
维生素C：0.45份；
质量浓度为32％的NaOH液：16份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
实施例2
一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：260份；
过硫酸铵：2份；
丙烯酰胺：4份；
丙烯酸：22份；
乙烯基三乙氧基硅烷：5份；
巯基乙酸：0.75份；
维生素C：0.4份；
质量浓度为32％的NaOH液：15份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
实施例3
一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：270份；
过硫酸铵：0.5份；
丙烯酰胺：5份；
丙烯酸：25份；
乙烯基三乙氧基硅烷：4份；
巯基乙酸：1份；
维生素C：0.2份；
质量浓度为32％的NaOH液：18份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
实施例4
一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：280份；
过硫酸铵：1份；
丙烯酰胺：3份；
丙烯酸：24份；
乙烯基三乙氧基硅烷：3份；
巯基乙酸：0.5份；
维生素C：0.5份；
质量浓度为32％的NaOH液：12份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
实施例5
一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：300份；
过硫酸铵：1份；
丙烯酰胺：3份；
丙烯酸：21份；
乙烯基三乙氧基硅烷：8份；
巯基乙酸：0.5份；
维生素C：0.2份；
质量浓度为32％的NaOH液：10份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
实施例6
一种高强混凝土降粘型减水剂，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：250份；
过硫酸铵：5份；
丙烯酰胺：6份；
丙烯酸：27份；
乙烯基三乙氧基硅烷：2份；
巯基乙酸：2份；
维生素C：1份；
质量浓度为32％的NaOH液：20份。
所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％。
为了进一步证明申请所述的高强混凝土降粘型减水剂的性能，本申请人用实施例1制备得到的高强混凝土降粘型减水剂与自制混凝土混合，检测本申请所述的高强混凝土降粘型减水剂性能。如表1所示为自制混凝土各组分与本申请实施例1所得的高强混凝土降粘型减水剂的用量配比。
表1管桩混凝土配合比
将表1所制备的混凝土进行性能检测，依照JGJT406-2017预应力混凝土管桩技术标准。检测结果如表2所示。
表2混凝土检测数据
| 序号 | 倒筒时间/S | 混凝土状态 | 坍落度/mm | 扩展度/mm | 蒸养强度/MPa | 蒸压强度/MPa |
| 例1 | 8 | 和易性良好 | 190 | 430 | 49.8 | 103.3 |
| 例2 | 8 | 和易性较好 | 190 | 450 | 49.0 | 100.5 |
| 例3 | 8 | 和易性较好， | 190 | 450 | 48.3.0 | 98.5 |
| 例4 | 9 | 和易性较好， | 190 | 450 | 49.0 | 97.5 |
| 例5 | 9 | 和易性较好 | 200 | 460 | 51.2 | 103.7 |
注：同掺量的普通高性能聚羧酸减水剂，混凝土倒筒时间为25-35秒，蒸养强度为45-48MPa，蒸压强度为85-92MPa。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种高强混凝土降粘型减水剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：250-300份；
过硫酸铵：1-5份；
丙烯酰胺：3-6份；
丙烯酸：21-27
乙烯基三乙氧基硅烷：2-8份；
巯基乙酸：0.5-2份；
维生素C：0.2-1份；
质量浓度为32％的NaOH液：10-20份。
2.根据权利要求1所述高强混凝土降粘型减水剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：260-280份；
过硫酸铵：1-2份；
丙烯酰胺：3-5份；
丙烯酸：22-25
乙烯基三乙氧基硅烷：3-5份；
巯基乙酸：0.5-1份；
维生素C：0.2-0.5份；
质量浓度为32％的NaOH液：12-18份。
3.根据权利要求1所述高强混凝土降粘型减水剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
烯丙基聚氧乙烯醚：200份；
去离子水：270份；
过硫酸铵：1.75份；
丙烯酰胺：3份；
丙烯酸：24份；
乙烯基三乙氧基硅烷：4份；
巯基乙酸：1份；
维生素C：0.45份；
质量浓度为32％的NaOH液：16份。
4.根据权利要求1-3任一项所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，其特征在于，包括按顺序进行的如下步骤：
(1)按配方分别称取各组分；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚与占去离子水总量2/3的去离子水混合，充分溶解，得混合物一；将乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸混合，得到混合物二；将维生素C与占去离子水总量2/3的去离子水混合。得到混合物三；
(3)将混合物一中加入引发剂过硫酸铵，混匀，得混合物四；
(4)在20-25℃向混合物四中同时滴加丙烯酰胺、巯基乙酸、混合物二和混合物三；滴加时间为3小时，滴加完毕，保温1小时，得到混合物五；
(5)向混合物五中加入浓度为32％的NaOH液，得到高强混凝土降粘型减水剂。
5.根据权利要求4所述高强混凝土降粘型减水剂的制备方法，其特征在于，所述高强混凝土降粘型减水剂的含固量为45％，所述高强混凝土降粘型减水剂与混凝土混合使用时，折固掺量为0.2％-0.4％％。
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