CN111187026B - 一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，其由湿拌砂浆专用减水剂、缓凝剂、锁水保水剂和稳定剂复配而成，在湿拌砂浆专用减水剂中引入了马来酸亚胺烷基酸和丙烯酸羟丙酯，解决了机制砂湿拌砂浆中的含泥和含粉量高对外加剂的吸附及砂粗的保水性和包裹性。本发明所述的机制砂湿拌砂浆外加剂提高了机制砂湿拌砂浆的稠度和保水率，从而延长了砂浆开放时间，解决了通用湿拌砂浆外加剂存在的复配繁琐，功能小料杂多，成品易分层等问题。

Description

一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

随着建筑行业的发展，预拌砂浆得到了很好的推广使用，预拌砂浆包括干拌砂浆和湿拌砂浆，干拌砂浆是将烘干的细集料和胶凝材料、粉剂外加剂按一定比例混匀后运输到指定地点后再进行加水搅拌，而湿拌砂浆类似于商品混凝土，需要在搅拌站拌制成成品后输送到指定储存容器，在需要的时候直接取用即可。相比于干拌砂浆，湿拌砂浆可保证质量稳定，避免了二次搅拌和施工现场噪音粉尘污染，同时对材料的选择也更有余地，节约了烘干的成本。一般地，湿拌砂浆由水泥、粉煤灰、天然砂、外加剂、水和功能性成分组成，砂子在砂浆中所占比例相对较大，对湿拌砂浆的工作性能和强度都有很大影响，但是由于天然砂的匮乏以及云贵等地的运输不便导致大量使用机制砂代替天然砂。机制砂与天然砂相比，形貌不规则，棱角多，导致砂浆保水性差，含粉及含泥重，对外加剂的吸附量较大从而影响砂浆性能，简单的配合比调整存在局限性，因此有必要开发一款针对机制砂湿拌砂浆的外加剂。

传统的湿拌砂浆外加剂主要由减水组分、增稠组分、缓凝组分和引气组分复配而成，增稠组分和引气组分使得外加剂溶液粘度上升，气泡增多，导致溶液不稳定，出现分层现象，也不利于砂浆外加剂的储存和运输，大量的引入缓凝剂容易导致砂浆出现裂缝，影响砂浆强度。

专利CN2017101208890公开了一种适用于冬季施工的湿拌砂浆外加剂及其制备方法，将减水剂、引气剂、稳泡剂、保水剂、缓凝剂和早强防冻剂与一定温度的水混溶复配而成，添加了各种功能性小料，复配过程繁琐，需要一定温度才能使小料溶解。专利CN201610370479.9公开了可提升砂浆早期强度的湿拌砂浆外加剂，利用了多功能保水剂提高了砂浆的开发时间，提高了砂浆早期强度，但是同样采用了繁琐的复配方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前还尚未有专门针对机制砂湿拌砂浆的外加剂及通用湿拌砂浆外加剂存在的不稳定分层问题而提供一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，从湿拌砂浆外加剂的减水母液着手，通过分子设计开发出一款机制砂湿拌砂浆外加剂专用的减水母液，与锁水保水功能性小料复配，解决了通用湿拌砂浆外加剂存在的复配繁琐，功能小料杂多，成品易分层等情况，同时不影响砂浆的开发时间和强度。

为实现上述目的，本发明提供了一种机制砂湿拌砂浆外加剂，由湿拌砂浆专用减水剂、缓凝剂、锁水保水剂和稳定剂复配而成。各组分质量百分比组成如下：湿拌砂浆专用减水剂10％～15％，缓凝剂2％～6％，锁水保水剂0.5％～2％，稳定剂0.2％～1％，其余为水。

进一步地，所述的湿拌砂浆专用减水剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚、不饱和羧酸、丙烯酸羟丙酯、羟基乙叉二磷酸、蔗糖、马来酰亚胺烷基酸、引发剂和链转移剂通过自由基聚合而成，其摩尔比分别为异戊烯醇聚氧乙烯醚：不饱和羧酸：丙烯酸羟丙酯：羟基乙叉二磷酸：蔗糖：马来酰亚胺烷基酸：引发剂：链转移剂为1～1.2：1.5～2：0.05～0.3：0.05～0.1：0.005～0.01：0.1～0.3：0.05～0.2：0.01～0.03。

进一步地，所述的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中的一种。

进一步地，所述的马来酰亚胺烷基酸为2-马来酰亚胺基乙酸、3-马来酰亚胺基丙酸、4-马来酰亚胺丁酸、5-马来酸亚胺基戊酸、6-马来酸亚胺基己酸中的一种或几种。

进一步地，所述的引发剂包括氧化组分和还原组分，氧化组分为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、叔丁基过氧化氢中的一种或几种；还原组分为吊白块、L-抗坏血酸钠、E51中的一种或几种；其中氧化组分和还原组分的摩尔比为1：0.05～0.2。

进一步地，所述的链转移剂为甲基丙烯磺酸钠。

进一步地，所述的湿拌砂浆专用减水剂的制备步骤为：

1)常温下，将所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚、部分不饱和羧酸和引发剂氧化组分溶于去离子水配置成A溶液；

2)将所述的部分不饱和羧酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰亚胺烷基酸、链转移剂溶于去离子水配置成B溶液；

3)将所述的羟基乙叉二磷酸、蔗糖、引发剂还原组分溶于去离子水中配置成C溶液；

4)将B溶液和C溶液分别滴加入搅拌的A溶液中，B液滴加的时间为54min，C液滴加的时间为59min。滴加结束后继续保温搅拌1h，最终浓度为37％，即得湿拌砂浆专用减水剂；所述的A液的质量浓度为40～50％，B液的质量浓度为18～25％，C液的质量浓度为2～5％。

进一步地，所述的缓凝剂为白糖、糖蜜、麦芽糖浆中的一种或几种；

进一步地，所述的锁水保水剂为聚谷氨酸，分子量为100万；

进一步地，所述的稳定剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱中的一种或几种；

进一步地，所述的机制砂湿拌砂浆外加剂的制备方法为：在搅拌罐内加入水，然后将所述的缓凝剂和锁水保水剂投入罐中溶解后，再依次加入湿拌砂浆专用减水剂、稳定剂，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。

进一步地，本发明的机制砂湿拌砂浆外加剂的用量为湿拌砂浆中胶凝材料总质量的1％～2％。

本发明的有益效果：

本发明中的湿拌砂浆专用减水剂，在聚羧酸分子链中引入马来酸亚胺烷基酸，提高了羧酸的抗泥性和砂浆粘度，减少了砂中粘土和石粉对外加剂的吸附，丙烯酸羟丙酯的引入提高了机制砂湿拌砂浆的保水性和开放时间，虽然降低了聚羧酸的减水率，但是提高了砂浆的稠度和保水性能，利用了甲基丙烯磺酸钠做链转移剂的羧酸体系砂浆粘度及和易性更优。同时，用了白糖、糖蜜、麦芽糖浆等增稠保水型缓凝剂，在保证砂浆开放时间的同时提高了砂浆的稠度。聚谷氨酸作为一种易溶于水的可生物降解材料，被广泛应用于护肤品中，可提高砂浆的保水性及砂浆强度。甜菜碱类稳定剂是一类两性离子，可以稳住砂浆中的气泡，引入一定气泡，同时稳定整个溶液体系。

本发明与现有技术相比，显示出良好的使用效果：①没有使用传统的增稠剂，如纤维素醚，聚丙烯酰胺，麦芽糊精等这类不易与水稳定存在的增稠成分，通过功能性减水剂和聚谷氨酸来达到增稠的效果，复配的外加剂稳定不分层；②没有单纯的通过传统的缓凝剂来延长砂浆开放时间，本发明通过外加剂的保水功能、保坍功能和聚谷氨酸的锁水保水功能提高砂浆开放时间，不影响砂浆强度，砂浆不出现泌水情况；③不是单纯的通过引气剂提高砂浆工作性能，在其中引入甜菜碱类两性离子，能同时引入一定小气泡，稳住砂浆中的气泡，又能使整个体系长时间稳定，解决了传统砂浆外加剂的储存问题。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步地说明和解释，但是不局限于实施例。

实施例1

本发明所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，包括以下步骤：

1)将330g异戊烯醇聚氧乙烯醚，4.2g马来酸，3g过硫酸钾溶于408g去离子水中，配置成A1溶液；

2)将14.8g丙烯酸、3.2g甲基丙烯磺酸钠、4g丙烯酸羟丙酯、5.5g 2-马来酰亚胺基乙酸溶于120g去离子水中，配置成B1溶液；

3)将2g羟基乙叉二磷酸、1.8g蔗糖、0.3g L-抗坏血酸钠溶解于100g去离子水中，配置成C1溶液；

4)将B1溶液和C1溶液分别滴加入搅拌的A1溶液中，B1液滴加的时间为54min，C1液滴加的时间为59min。滴加结束后继续保温搅拌1h，即得湿拌砂浆专用减水剂。

5)在搅拌罐内加入856g水，然后将10g白糖、15g麦芽糖浆和20g聚谷氨酸投入罐中溶解后，再依次加入100g湿拌砂浆专用减水剂、4g椰油酰胺丙基甜菜碱，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。

实施例2

本发明所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，包括以下步骤：

1)将330g异戊烯醇聚氧乙烯醚，3.9g甲基丙烯酸，3.2g过硫酸铵溶于408g去离子水中，配置成A2溶液；

2)将14.8g丙烯酸、3.2g甲基丙烯磺酸钠、4g丙烯酸羟丙酯、6g 3-马来酰亚胺基丙酸溶于120g去离子水中，配置成B2溶液；

3)将2g羟基乙叉二磷酸、1.8g蔗糖、0.16g E51溶解于100g去离子水中，配置成C2溶液；

4)将B2溶液和C2溶液分别滴加入搅拌的A2溶液中，B2液滴加的时间为54min，C2液滴加的时间为59min。滴加结束后继续保温搅拌1h，即得湿拌砂浆专用减水剂。

5)在搅拌罐内加入840g水，然后将20g糖蜜、30g麦芽糖浆和6g聚谷氨酸投入罐中溶解后，再依次加入100g湿拌砂浆专用减水剂、4g十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。

实施例3

本发明所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，包括以下步骤：

1)将330g异戊烯醇聚氧乙烯醚，4g丙烯酸，2.5g过硫酸铵、1.7g双氧水溶于404g去离子水中，配置成A3溶液；

2)将14.8g丙烯酸、3.2g甲基丙烯磺酸钠、4g丙烯酸羟丙酯、2g 4-马来酰亚胺丁酸溶于120g去离子水中，配置成B3溶液；

3)将2g羟基乙叉二磷酸、1.8g蔗糖、0.3g吊白块溶解于100g去离子水中，配置成C3溶液；

4)将B3溶液和C3溶液分别滴加入搅拌的A3溶液中，B3液滴加的时间为54min，C3液滴加的时间为59min。滴加结束后继续保温搅拌1h，即得湿拌砂浆专用减水剂。

5)在搅拌罐内加入832g水，然后将20g白糖、30g麦芽糖浆和12g聚谷氨酸投入罐中溶解后，再依次加入100g湿拌砂浆专用减水剂、6g十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。

实施例4

本发明所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂及其制备方法，包括以下步骤：

1)将330g异戊烯醇聚氧乙烯醚，4.2g马来酸，3.77g叔丁基过氧化氢溶于414g去离子水中，配置成A4溶液；

2)将14.8g丙烯酸、3.2g甲基丙烯磺酸钠、4g丙烯酸羟丙酯、8g 6-马来酸亚胺基己酸溶于120g去离子水中，配置成B4溶液；

3)将2g羟基乙叉二磷酸、1.8g蔗糖、0.4g L-抗坏血酸钠溶解于100g去离子水中，配置成C4溶液；

4)将B4溶液和C4溶液分别滴加入搅拌的A4溶液中，B4液滴加的时间为54min，C4液滴加的时间为59min。滴加结束后继续保温搅拌1h，即得湿拌砂浆专用减水剂。

5)在搅拌罐内加入846g水，然后将10g白糖、20g糖蜜和20g聚谷氨酸投入罐中溶解后，再依次加入100g湿拌砂浆专用减水剂、4g十八烷基二羟乙基甜菜碱，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。

按照国家标准GBT25181-2010《预拌砂浆》和行业标准JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》检测实施例1-实施例4的机制砂湿拌砂浆外加剂的性能，以市售的砂浆外加剂(含羧甲基纤维素等增稠剂和缓凝剂)作对比样。

表1：砂浆配合比

编号

强度等级

水泥P.O42.5

粉煤灰

机制砂

水

掺量/％

配比一

M5

230

50

1420(I)

230

2.0

配比二

M5

230

50

1420(II)

220

2.0

表2：机制砂的粒径

表3：实施例1～实施例4对机制砂湿拌砂浆工作性能的影响

表:4：实施例1～实施例4的储存时间测试

	对比样	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						7天是否分层	否	否	否	否	否
1个月是否分层	分层严重	否	否	否	否
						3个月是否分层	分层严重	否	否	否	否

表1，表2，表3的数据显示，本发明所述的机制砂湿拌砂浆外加剂较含增稠组分和缓凝组分的市售湿拌砂浆外加剂具有较好的性能。对比市售的湿拌砂浆外加剂，在减水羧酸侧链引入了马来酰亚胺基烷基酸和保坍功能单体，提高了羧酸的抗泥性和砂浆稠度，减少了砂中粘土和石粉对外加剂的吸附，丙烯酸羟丙酯的引入提高了机制砂湿拌砂浆的保水性和开放时间。实施例3和实施例4对比显示，马来酰亚胺基烷基酸的含量影响砂浆拉伸粘结强度和抗压强度，这与马来酰亚胺基烷基酸侧链对机制砂中石粉和粘土的吸附有关。而聚谷氨酸作为一种高分子锁水保水剂和增稠剂，提高了机制砂湿拌砂浆的稠度和保水率，从而延长了砂浆开放时间，稳定剂延长了外加剂的储存时间，同时有一定的稳泡作用，提高了砂浆保水率。表4说明了本发明述的机制砂湿拌砂浆外加剂可以在较长时间内稳定保存不分层。由此还可以得出，本发明述的机制砂湿拌砂浆外加剂无论是对含粉含泥重的机制砂湿拌砂浆，还是对砂子较粗的机制砂湿拌砂浆都有不错的保水性和包裹性。

Claims (8)

1.一种机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，外加剂由湿拌砂浆专用减水剂、缓凝剂、锁水保水剂和稳定剂复配而成；各组分质量百分比组成如下：湿拌砂浆专用减水剂10％～15％，缓凝剂3％～10％，锁水保水剂0.5％～2％，稳定剂0.2％～1％，其余为水；

所述湿拌砂浆专用减水剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚、不饱和羧酸、丙烯酸羟丙酯、羟基乙叉二磷酸、蔗糖、马来酰亚胺烷基酸、引发剂和链转移剂通过自由基聚合而成，其摩尔比分别为异戊烯醇聚氧乙烯醚：不饱和羧酸：丙烯酸羟丙酯：羟基乙叉二磷酸：蔗糖：马来酰亚胺烷基酸：引发剂：链转移剂为1～1.2：1.5～2：0.05～0.3：0.05～0.1：0.005～0.01：0.1～0.3：0.05～0.2：0.01～0.03；

所述湿拌砂浆专用减水剂的制备步骤为：

1)常温下，将所述的异戊烯醇聚氧乙烯醚、部分不饱和羧酸和引发剂氧化组分溶于去离子水配置成A溶液；

2)将所述的部分不饱和羧酸、丙烯酸羟丙酯、马来酰亚胺烷基酸、链转移剂溶于去离子水配置成B溶液；

3)将所述的羟基乙叉二磷酸、蔗糖、引发剂还原组分溶于去离子水中配置成C溶液；

4)将B溶液和C溶液分别滴加入搅拌的A溶液中，B液滴加的时间为54min，C 液滴加的时间为59min；滴加结束后继续保温搅拌1h，最终浓度为37％，即得湿拌砂浆专用减水剂；

所述的A液的质量浓度为40～50％，B液的质量浓度为18～25％，C液的质量浓度为2～5％；

所述的引发剂包括氧化组分和还原组分，氧化组分为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、叔丁基过氧化氢中的一种或几种；还原组分为吊白块、L-抗坏血酸钠、E51中的一种或几种；

所述的稳定剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱中的一种或几种；

所述的锁水保水剂为聚谷氨酸。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于， 所述的马来酰亚胺烷基酸为2-马来酰亚胺基乙酸、3-马来酰亚胺基丙酸、4-马来酰亚胺基丁酸、5-马来酰亚胺基戊酸、6-马来酰亚胺基己酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述 聚谷氨酸的分子量为100万。

4.根据权利要求1所述的机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述的链转移剂为甲基丙烯磺酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述的缓凝剂为白糖、糖蜜、麦芽糖浆中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的机制砂湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述引发剂中氧化组分和还原组分的摩尔比为1：0.05～0.2。

8.根据权利要求1或2所述的一种机制砂湿拌砂浆外加剂的使用方法，其特征在于，在搅拌罐内加入水，然后将所述的缓凝剂和锁水保水剂投入罐中溶解后，再依次加入湿拌砂浆专用减水剂、稳定剂，充分搅拌后得到机制砂湿拌砂浆外加剂。