CN111423153A - 一种湿拌砂浆外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种湿拌砂浆外加剂，包括以下重量百分比的组分组成：减水剂：1‑5％，保水剂：0.1‑1.0％，保塑时间调节剂：5‑15％，引气剂：1‑4％，粘度调节剂：0.1‑0.3％，余量为水。本发明湿拌砂浆外加剂通过合理配置各原料组分，所得到的外加剂可以有效的增加砂浆的施工性、耐久性、增加砂浆的保塑时间至12‑48h、改善抹灰砂浆容易出现的空鼓、开裂等问题，同时可有效提高砂浆的保水率，并使粘结强度和抗压强度明显增强，施工性能好，适用于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及建材领域，特别涉及一种湿拌砂浆外加剂及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境问题关注度的日益提高，城市建设进程的加快，建设过程中产生的大量粉尘也成了城市环境污染物的主要来源之一。据统计，施工扬尘占城区粉尘排放量的23％，其中现场使用水泥、砂、石的粉尘排放量占施工扬尘总量的36％。传统的建筑砂浆在现场搅拌时，一般都没有封闭的作业现场，将严重影响空气质量。特别是2013年以来全国大部分地区出现的雾霾天气，让人们重新对生态环境保护中的扬尘污染加以重视。相对于商品砂浆来说，现场搅拌砂浆也有大量的技术性缺点，比如砂浆施工性差、收缩率大、强度不稳定、抗渗性差等问题。针对于以上出现的各类问题，各地政府也相继出台了以预拌砂浆取缔现场搅拌砂浆的文件。因此，如何提高预拌砂浆的性能参数，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种湿拌砂浆外加剂，可以有效的增加砂浆的施工性、耐久性，延长砂浆的开放时间至12-48h，可有效改善抹灰砂浆容易出现的空鼓、开裂等问题。
本发明的目的之二是提供了上述湿拌砂浆外加剂的制备方法，其制备过程简单、方便，工艺参数温和，适合于工业化加工生产。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种湿拌砂浆外加剂，包括如下组分：
1-5wt％的减水剂；
0.1-1wt％的保水剂；
5-15wt％的保塑时间调节剂；
1-4wt％的引气剂；
0.1-0.3wt％的粘度调节剂；
余量为水；
所述减水剂为聚羧酸Ⅲ型混凝土保坍剂的溶液，固含量为40％，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉的混合物，羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉的质量比为6-6.5：2.5-3：0.5-1，所述保塑时间调节剂为白糖、葡萄糖酸钠、一水柠檬酸钠、酒石酸中任一种或几种混合，所述引气剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、三萜皂苷类中任一种或几种混合，所述粘度调节剂为以N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸为单体聚合而成的高分子化合物的溶液，固含量为18-22％，N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸的质量比为5-10：0-10：30-40，高分子化合物的分子量为100000-300000。
优选的，湿拌砂浆外加剂包括如下组分：
3wt％的减水剂；
0.5wt％的保水剂；
8wt％的保塑时间调节剂；
3wt％的引气剂；
0.2wt％的粘度调节剂；
余量为水。
上述粘度调节剂采用以下步骤制备：
1)取30-40重量份的丙烯酸、5-10重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、0-10重量份的丙烯酰胺、0.1-1重量份的链转移剂、1-5重量份的引发剂、160-200重量份的水，其中，引发剂为30wt％的过氧化氢水溶液、抗坏血酸；
2)用水溶解丙烯酸，得到溶液A，用水溶解N,N-二甲基丙烯酰胺，得到溶液B，用水溶解丙烯酰胺，得到溶液C，用水溶解链转移剂和抗坏血酸，得到链转移剂溶液；
3)将溶液A在搅拌条件下升温至45-50℃，加入过氧化氢水溶液并保温搅拌，同时滴加溶液B、溶液C和链转移剂溶液，2-4h滴完；
4)保温反应至结束，调节pH为6-8，得到粘度调节剂。
优选的，步骤1)中过氧化氢水溶液、抗坏血酸的质量比为3：1。
优选的，所述链转移剂为巯基乙醇。
优选的，步骤1)取35重量份的丙烯酸、5重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份的丙烯酰胺、0.1重量份的链转移剂、2重量份的引发剂、175重量份的水。
优选的，步骤2)中溶液丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺的水的质量比为25：3：5。
优选的，步骤3)中溶液B、溶液C和链转移剂溶液的滴加时间为3h，步骤4)保温反应的时间为1-3h。
实现本发明目的之二的技术方案是：
上述湿拌砂浆外加剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例取料；
2)将配方中70％的水加入容器中，加入减水剂，搅拌；
3)加入粘度调节剂，搅拌；
4)加入保塑时间调节剂，搅拌；
5)升温至60-70℃，加入保水剂，搅拌；
6)降温至室温，加入引气剂，搅拌；
7)加入配方中剩余的水，搅拌，得到湿拌砂浆外加剂。
优选的，步骤2)所述搅拌的时间为5-10min，步骤3)所述搅拌的时间为5-10min，步骤4)所述搅拌的时间为5-10min，步骤5)所述搅拌的时间为10-20min，步骤6)所述搅拌的时间为10-15min，步骤7)所述搅拌的时间为5-10min。
采用上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明湿拌砂浆外加剂中，添加的减水剂为聚羧酸Ⅲ型混凝土保坍剂，可以有效延长湿拌砂浆的保塑时间，还具有一定的引气、缓凝性能，减水率也可以满足砂浆的使用要求，避免砂浆前期出现泌水现象，进而改善砂浆的施工性能。若减水剂的含量过低，则会出现砂浆的2h稠度损失率偏大的情况，若减水剂的含量过高，则会出现砂浆外加剂减水率过高，导致无法加入充足的水进入砂浆体系中，随着砂浆放置时间的延长，水化热增大同时消耗水分，砂浆在短时间内变干，失去塑性，无法正常使用；添加的保水剂用于显著增强砂浆的保水效果，起到延长湿拌砂浆施工时间的作用，若保水剂的含量过低，则无法在砂浆外层形成一层高分子膜，降低保水效果，若保水剂的含量过高，则会导致砂浆粘度较大，不利于工人抹灰施工，同时也会降低砂浆的抗压强度，保水剂由羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉按照质量比为6-6.5：2.5-3：0.5-1复合而成，羟丙基甲基纤维素和羟丙基淀粉醚协同作用，可以显著增强保水效果，配合可再分散性乳胶粉，可以有效改善砂浆的抗流挂性，减少砂浆出现空鼓、脱离等现象，若各组分的含量过低，则会出现湿拌砂浆保水效果差，拉伸粘结强度低等不合格的情况，若各组分的含量过高，则会导致砂浆稠度低，同时砂浆上墙后长时间不凝固，降低施工效率；添加的保塑时间调节剂是用于调整砂浆凝结时间的主要材料，若保塑时间调节剂的含量过低，则会出现砂浆短时间凝固，无法满足工人长时间使用的需求，若含量过高，则会出现砂浆出现空鼓现象，砂浆没有强度；添加的引气剂用于降低砂浆容重，改善砂浆和易性，若引气剂的含量过低，则会出现砂浆容重过大，工人施工困难，抹上墙后掉落，若含量过高，则会出现砂浆强度偏低，无法满足标准要求；添加的粘度调节剂中的N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺的酰胺基除具有吸附能力外，还具有较强的水化作用，通过吸附在水泥颗粒上使水化膜增厚，具有较强的保水能力，还可有效降低砂浆表面张力，保持砂浆的粘度和稠度，若粘度调节剂的含量过低，则会出现无法体现调节砂浆粘度的效果，若含量过高，则会出现砂浆稠度低的情况。
2、本发明提供的湿拌砂浆外加剂，按照砂浆配比中胶凝材料用量的1-3％添加，可有效增加砂浆的施工性、耐久度，延长砂浆的开放时间至12-48h，可有效改善抹灰砂浆容易出现的空鼓、开裂等问题，并可提高砂浆的保水率，并使砂浆的粘接强度和抗压强度明显增强，施工性能好，适合推广应用。
3、保水剂由羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉混合制成，其中羟丙基甲基纤维素粘度为100000mPa·s，为了保证砂浆外加剂的均匀性，需要在60-70℃才能保证完成分散，但此时不产生粘度，要降低温度到40℃及以下才产生粘度，满足使用需要。
下面结合具体实施例作进一步的说明。
具体实施方式
本发明中，使用的材料的来源，粘度调节剂为自制；羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉均为山东戈麦斯化工有限公司生产。
其中，粘度调节剂的制备过程如下：
称取5.5gN,N-二甲基丙烯酰胺溶于12g去离子水中，搅拌均匀，得溶液B待用；称取2.5g丙烯酰胺于10g去离子水中，搅拌均匀，得溶液C待用；称取0.5g巯基乙醇和0.64gVC溶于40g去离子水中，搅拌均匀，得链转移剂溶液待用；称取32.5g丙烯酸和100g去离子水投入反应容器中加热溶解，温度达到50℃后，加入3g 30wt％浓度的双氧水溶液并保温搅拌5min，然后开始匀速滴加溶液B、溶液C与链转移剂溶液，2.5h滴完，然后继续保温反应2h，反应结束后加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值至7.8，出料即得产品。
实施例1：
先将300g水加入装有搅拌设备的四口烧瓶中，加入聚羧酸III型混凝土坍落度保持剂(SRA-III-Y，固含量40％)15g，搅拌10min；加入粘度调节剂1g，搅拌5min；将白糖作为保塑时间调节剂，取30g加入到四口烧瓶中，搅拌10min；再将体系温度升温至60-70℃，将羟丙基甲基纤维素(10万分子量)、羟丙基淀粉醚和可再分散性乳胶粉中的混合物，按质量比为6.5:3.0:0.5混合作为保水剂，取保水剂2.5g加入到四口烧瓶中，搅拌20min；降温至室温，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为引气组分，取引气剂15g加入四口烧瓶中，搅拌10min最后加入剩余的水136.5g，搅拌10min即可得到成品。
实施效果：
按照砂浆强度等级为M10设计砂浆配合比，将实施例1制备的湿拌砂浆外加剂加入砂浆中，砂浆具体配合比如表1所示。
表1砂浆配合比
| 强度等级 | 水泥(PO·42.5) | 机砂(Mx＝2.0) | 粉煤灰 | 水 | 掺量 |
| M10 | 200 | 1420 | 60 | 200 | 2.0 |
按照JGJ/T 223-2010标准中的方法对上述砂浆进行性能测试，其测定结果见表2。
表2测试结果
由表可知，掺有本发明湿拌砂浆外加剂的砂浆的各项检测指标均明显优于掺市售外加剂的砂浆，所得砂浆开放时间长，保水率高，且具有高拉伸粘结强度和高抗压强度，施工性能好，综合性能优异，适用于推广应用。
实施例2：
先将300g水加入装有搅拌的四口烧瓶中，加入聚羧酸III型混凝土坍落度保持剂(SRA-III-Y，固含量40％)5g，搅拌10min；加入粘度调节剂2g，搅拌5min；将葡萄糖酸钠作为保塑时间调节剂，取60g加入到四口烧瓶中，搅拌10min；再将体系温度升温至60-70℃，将羟丙基甲基纤维素(15万分子量)、羟丙基淀粉醚和可再分散性乳胶粉中的混合物，按质量比为5.5:3.5:0.5混合作为保水剂，取保水剂3.0g加入到四口烧瓶中，搅拌20min；降温至室温，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为引气剂，取引气剂20g加入四口烧瓶中，搅拌10min最后加入剩余的水110g，搅拌10min即可得到成品。
实施效果：
按照砂浆强度等级为M5设计砂浆配合比，将实施例2制备的湿拌砂浆外加剂加入砂浆中，砂浆具体配合比如表3所示。
表3砂浆配合比
| 强度等级 | 水泥(PO42.5) | 机砂(Mx＝2.0) | 粉煤灰 | 水 | 掺量 |
| M5 | 130 | 1400 | 110 | 210 | 2.0 |
按照JGJ/T 223-2010标准中的方法对上述砂浆进行性能测试，其测定结果见表4。
表4测试结果
由表可知，掺有本发明湿拌砂浆外加剂的砂浆的各项检测指标均明显优于掺市售外加剂的砂浆，所得砂浆开放时间长，保水率高，且具有高拉伸粘结强度和高抗压强度，施工性能好，综合性能优异，适用于推广应用。
实施例3：
先将300g水加入装有搅拌的四口烧瓶中，加入聚羧酸III型混凝土坍落度保持剂(SRA-III-Y，固含量40％)10g，搅拌10min；加入粘度调节剂3g，搅拌5min；将白糖和葡萄糖酸钠作为保塑时间调节剂，按质量比6:4混合，合计取50g加入到四口烧瓶中，搅拌10min；再将体系温度升温至60-70℃，将羟丙基甲基纤维素(10万分子量)、羟丙基淀粉醚和可再分散性乳胶粉中的混合物，按质量比为9.0:0.5:0.5混合作为保水剂，取保水剂2.0g加入到四口烧瓶中，搅拌20min；降温至室温，将十二烷基硫酸钠作为引气剂，取引气剂8g加入四口烧瓶中，搅拌10min最后加入剩余的水127g，搅拌10min即可得到成品。
实施效果：
按照砂浆强度等级为M15设计砂浆配合比，将实施例3制备的湿拌砂浆外加剂加入砂浆中，砂浆具体配合比如表5所示。
表5砂浆配合比
| 强度等级 | 水泥(PO42.5) | 机砂(Mx＝2.0) | 粉煤灰 | 水 | 掺量 |
| M15 | 260 | 1370 | 20 | 210 | 2.0 |
按照JGJ/T 223-2010标准中的方法对上述砂浆进行性能测试，其测定结果见表6。
表6测试结果
由表可知，掺有本发明湿拌砂浆外加剂的砂浆的各项检测指标均明显优于掺市售外加剂的砂浆，所得砂浆开放时间长，保水率高，且具有高拉伸粘结强度和高抗压强度，施工性能好，综合性能优异，适用于推广应用。
Claims (10)
1.一种湿拌砂浆外加剂，其特征在于，包括如下组分：
1-5wt％的减水剂；
0.1-1wt％的保水剂；
5-15wt％的保塑时间调节剂；
1-4wt％的引气剂；
0.1-0.3wt％的粘度调节剂；
余量为水；
所述减水剂为聚羧酸Ⅲ型混凝土保坍剂的溶液，固含量为40％，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉的混合物，羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、可再分散性乳胶粉的质量比为6-6.5：2.5-3：0.5-1，所述保塑时间调节剂为白糖、葡萄糖酸钠、一水柠檬酸钠、酒石酸中任一种或几种混合，所述引气剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、三萜皂苷类中任一种或几种混合，所述粘度调节剂为以N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸为单体聚合而成的高分子化合物的溶液，固含量为18-22％，N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸的质量比为5-10：0-10：30-40，高分子化合物的分子量为100000-300000。
2.根据权利要求1所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，包括如下组分：
3wt％的减水剂；
0.5wt％的保水剂；
8wt％的保塑时间调节剂；
3wt％的引气剂；
0.2wt％的粘度调节剂；
余量为水。
3.根据权利要求1所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述粘度调节剂采用以下步骤制备：
1)取30-40重量份的丙烯酸、5-10重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、0-10重量份的丙烯酰胺、0.1-1重量份的链转移剂、1-5重量份的引发剂、160-200重量份的水，其中，引发剂为30wt％的过氧化氢水溶液、抗坏血酸；
2)用水溶解丙烯酸，得到溶液A，用水溶解N,N-二甲基丙烯酰胺，得到溶液B，用水溶解丙烯酰胺，得到溶液C，用水溶解链转移剂和抗坏血酸，得到链转移剂溶液；
3)将溶液A在搅拌条件下升温至45-50℃，加入过氧化氢水溶液并保温搅拌，同时滴加溶液B、溶液C和链转移剂溶液，2-4h滴完；
4)保温反应至结束，调节pH为6-8，得到粘度调节剂。
4.根据权利要求3所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，步骤1)中过氧化氢水溶液、抗坏血酸的质量比为3：1。
5.根据权利要求3所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，所述链转移剂为巯基乙醇。
6.根据权利要求3所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，步骤1)取35重量份的丙烯酸、5重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份的丙烯酰胺、0.1重量份的链转移剂、2重量份的引发剂、175重量份的水。
7.根据权利要求3所述的湿拌砂浆外加剂，其特征在于，步骤2)中溶液丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺的水的质量比为25：3：5。
8.根据权利要求3所述的湿拌砂浆外加剂及其制备方法，其特征在于，步骤3)中溶液B、溶液C和链转移剂溶液的滴加时间为3h，步骤4)保温反应的时间为1-3h。
9.权利要求1或2的湿拌砂浆外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按比例取料；
2)将配方中70％的水加入容器中，加入减水剂，搅拌；
3)加入粘度调节剂，搅拌；
4)加入保塑时间调节剂，搅拌；
5)升温至60-70℃，加入保水剂，搅拌；
6)降温至室温，加入引气剂，搅拌；
7)加入配方中剩余的水，搅拌，得到湿拌砂浆外加剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述搅拌的时间为5-10min，步骤3)所述搅拌的时间为5-10min，步骤4)所述搅拌的时间为5-10min，步骤5)所述搅拌的时间为10-20min，步骤6)所述搅拌的时间为10-15min，步骤7)所述搅拌的时间为5-10min。
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