CN112279550B - 一种混凝土增效剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种混凝土增效剂及其制备方法，所述混凝土增效剂，以重量份计，原料包括以下组分：醇胺类化合物30‑70份、木质素磺酸钠1.0‑3.5份、聚合硫酸铁0.5‑2.5份和聚丙烯酰胺0.5‑1.5份；其中，所述聚丙烯酰胺为非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺按照质量比1:1组成的混合物。本发明实施例提供的增效剂通过各组分的协同作用，可以在保证混凝土性能的基础上，实现对含泥量较大的混凝土适应性良好，对聚羧酸系减水剂及萘系减水剂均具有良好兼容性。

Description

一种混凝土增效剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种混凝土增效剂及其制备方法。
背景技术
20世纪90年代以来，由于生态文明建设对于环境保护的高标准以及混凝土质量控制的严要求，商品混凝土开始大规模替代现场搅拌混凝土应用于各种建设中。为了满足混凝土高工作性的需要，商品混凝土中胶凝材料用量普遍较高，一般在每吨350Kg/m3以上。然而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。混凝土中的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。
于是，为保证建筑制造业的可持续健康发展，人们提出了各种办法，主要是使用减胶剂，在保证混凝土结构力学性能、耐久性的前提下，降低单方混凝土中胶凝材料的用量。
专利CN201911045586.2公开了一种聚羧酸系混凝土减胶剂及其制备方法，其由聚醚大单体，不饱和羧酸，改性醇胺类化合物，羧酸酯类化合物，链转移剂，引发剂通过自由基聚合而成；所述的聚醚大单体，不饱和羧酸，改性醇胺类化合物，羧酸酯类化合物，链转移剂，引发剂的摩尔比为1.0～1.5：0.5～1：0.5～0.8：0.5～0.8：0.1～0.2：0.01～0.2。所制备的混凝土减胶剂能很好的与聚羧酸母液兼容，可减少混凝土中水泥用量，对混凝土的强度有显著的增强作用，同时具有减水、保坍功能，提高混凝土和易性和泵送性。
专利CN201910537347.2公开了一种增强型聚醚胺混凝土减胶剂及应用，其原料组分及各组分占原料总量的质量百分比分别为：聚醚胺15％～27％、元明粉5％～10％、有机胺类化合物2.5％～5％、氢氧化钠0.5％～1％、甘油0.1％～0.5％、水64.9％～73.7％。该增强型聚醚胺混凝土减胶剂含有大量具有分散与螯合能力的强极性基团，能够最大限度地激发水泥的作用，有效地分散胶凝材料，明显改善混凝土的工作性能，对混凝土后期强度有显著的增强作用，并减少混凝土中水泥用量，适应性良好。
但是，随着骨料的开采过度，骨料质量急剧下降，含泥量较高，导致减水剂作用效果大打折扣，严重影响混凝土工作性，进而影响混凝土结构工程的耐久性。上述提及的减胶剂虽然能够减少混凝土中的胶凝材料用量，但均不能解决含泥量较高导致的减水剂作用削弱的问题，更不能同时适应不同外加剂体系。
发明内容
本发明实施例提供一种混凝土增效剂及其制备方法，用以解决现有技术中含泥量较高导致的减水剂作用削弱的问题，从而保证混凝土的性能，且对聚羧酸系减水剂以及萘系减水剂均具有良好兼容性。
本发明实施例提供一种混凝土增效剂，以重量份计，原料包括以下组分：醇胺类化合物30-70份、木质素磺酸钠1.0-3.5份、聚合硫酸铁0.5-2.5份和聚丙烯酰胺0.5-1.5份；
其中，所述聚丙烯酰胺为非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺按照质量比1:1组成的混合物。
本发明实施例利用醇胺类化合物，通过对铝酸盐矿物的充分分散与激发起到弥散强化效果，从而实现混凝土力学性能的提升和胶凝材料用量的降低；利用聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的分子结构，使其从不同程度上对不同类型粘土矿物进行插层，从而减少粘土矿物对减水剂的损耗，提高混凝土流动性；此外，利用木质素磺酸钠中的磺酸基团在水泥颗粒上的强锚固能力，提高聚羧酸系或萘系减水剂的作用效果。同时，阴离子聚丙烯酰胺插层于粘土矿物中，阻止减水剂的插层消耗，非离子聚丙烯酰胺使插层后的粘土矿物聚集，增加混凝土水化产物聚集结构的紧密性，进一步提升混凝土强度。通过上述各组分的协同作用，本发明提供的增效剂较现有产品相比，能够显著降低减水剂在含泥骨料中应用时的损耗、改善混凝土胶凝材料降低带来的和易性不良问题、提升胶凝材料各组分的分散性能、提高混凝土硬化浆体致密性及水化产物生成量，从而实现力学性能的改进，并且对聚羧酸系减水剂及萘系减水剂均具有良好兼容性。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述原料还包括焦亚硫酸钠和硬脂酸钠。
本发明实施例添加焦亚硫酸钠，一方面弥补现有水泥体系中石膏用量偏低的情况，解决铝酸盐矿物水化较快导致的流动性损失较大的问题，另一方面利用硫酸盐对硅酸盐矿物进行适当激发，促进强度发展；添加硬脂酸钠可与水泥反应初始产物氢氧化钙反应生成硬脂酸钙，一方面降低因使用聚合硫酸铁及聚丙烯酰胺带来的混凝土离析泌水的问题，另一方面起到润滑作用，增加混凝土的流动性。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述原料由以下重量份的组分组成：
醇胺类化合物30-70份；
木质素磺酸钠1.0-3.5份；
焦亚硫酸钠4.0-10.0份；
聚合硫酸铁0.5-2.5份；
聚丙烯酰胺0.5-1.5份；
硬脂酸钠0.2-1.5份；
余量的水，补至100份。
上述混凝土增效剂能够通过絮凝结构调控、矿物分散、矿物激发多层次协同作用，显著提高混凝土的早期、中期及后期力学性能，而且能够实现混凝土拌合物的良好和易性。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述醇胺类化合物为三乙醇胺和/或二乙醇单异丙醇胺。
优选地，所述醇胺类化合物为质量比为1:1的三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述木质素磺酸钠的有效含量为45-50％，不溶物含量小于1％。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述焦亚硫酸钠中二氧化硫含量大于等于65％。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述聚合硫酸铁中硫酸铁含量大于20％，不溶物含量小于0.5％。
根据本发明实施例提供的混凝土增效剂，所述硬脂酸钠的有效含量大于90％。
在本发明的优选实施例方式中，所述混凝土增效剂的原料由以下重量份的组分组成：
醇胺类化合物50-70份；
木质素磺酸钠1.0-3.5份；
焦亚硫酸钠4.0-10.0份；
聚合硫酸铁0.5-2.5份；
聚丙烯酰胺0.5-1.5份；
硬脂酸钠0.2-1.5份；
余量的水，补至100份。
本发明实施例还提供混凝土增效剂的制备方法，包括：
先将醇胺类化合物、木质素磺酸钠、焦亚硫酸钠和部分水混合至无明显不溶物为止；再加入硬脂酸钠混合至无不溶物为止；最后加入聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁以及余下的水混合至无不溶物为止。
按照上述制备方法可以获得均一稳定的混凝土增效剂，若将所有物料一起混合搅拌，则难以溶解充分，会被聚丙烯酰胺沉淀。
本发明实施例提供的增效剂通过各组分的协同作用，可以在保证混凝土性能的基础上，实现对含泥量较大的混凝土适应性良好，对聚羧酸系减水剂及萘系减水剂均具有良好兼容性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用材料若无特别声明，均可以市售购得。
其中，木质素磺酸钠的有效含量为45-50％，不溶物含量小于1％；
焦亚硫酸钠中二氧化硫含量大于等于65％；
聚合硫酸铁中硫酸铁含量大于20％，不溶物含量小于0.5％；
硬脂酸钠，有效含量大于90％；
聚丙烯酰胺为非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺按照质量比1:1组成的混合物。
实施例1
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺25份、二乙醇单异丙醇胺25份、木质素磺酸钠1.0份、焦亚硫酸钠4.0份、聚合硫酸铁0.5份、聚丙烯酰胺0.5份、硬脂酸钠0.2份和水43.8份。
本发明实施例还提供上述混凝土增效剂的制备方法，具体如下：
(1)将2/3的水、醇胺类化合物、木质素磺酸钠、焦亚硫酸钠混合均匀直至无明显不溶物为止；
(2)将步骤(1)所得混合料与硬脂酸钠进行搅拌20min以上，直至无不溶物为止；
(3)将步骤(2)所得混合物、1/3的水、聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁混合均匀直至无不溶物为止。
实施例2
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺35份、二乙醇单异丙醇胺35份、木质素磺酸钠3.5份、焦亚硫酸钠10.0份、聚合硫酸铁2.5份、聚丙烯酰胺1.5份、硬脂酸钠1.5份和水11份。
本发明实施例还提供上述混凝土增效剂的制备方法，具体如下：
(1)将2/3的水、醇胺类化合物、木质素磺酸钠、焦亚硫酸钠混合均匀直至无明显不溶物为止；
(2)将步骤(1)所得混合料与硬脂酸钠进行搅拌20min以上，直至无不溶物为止；
(3)将步骤(2)所得混合物、1/3的水、聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁混合均匀直至无不溶物为止。
实施例3
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺30份、二乙醇单异丙醇胺30份、木质素磺酸钠2.0份、焦亚硫酸钠6.0份、聚合硫酸铁1.0份、聚丙烯酰胺1.5份、硬脂酸钠1.0份和水28.5份。其制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺33份、二乙醇单异丙醇胺33份、木质素磺酸钠3.5份、焦亚硫酸钠8.0份、聚合硫酸铁2.0份、聚丙烯酰胺1.5份、硬脂酸钠1.2份和水17.8份。其制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺27份、二乙醇单异丙醇胺27份、木质素磺酸钠1.0份、焦亚硫酸钠9.0份、聚合硫酸铁0.8份、聚丙烯酰胺1.3份、硬脂酸钠0.5份和水33.4份。其制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种混凝土增效剂，原料由以下重量份的组分组成：三乙醇胺30份、二乙醇单异丙醇胺30份、木质素磺酸钠3.0份、焦亚硫酸钠5.0份、聚合硫酸铁1.2份、聚丙烯酰胺0.9份、硬脂酸钠0.8份和水29.1份。其制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种混凝土增效剂，与实施例1的区别在于不添加聚合硫酸铁。
对比例2
本对比例提供一种混凝土增效剂，与实施例2的区别在于所用聚丙烯酰胺全部为非离子聚丙烯酰胺。
性能测试
混凝土基准配合比为水泥200kg/m3、粉煤灰60kg/m3、矿渣80kg/m3、砂780kg/m3、石1100kg/m3、水170kg/m3、聚羧酸/萘系减水剂7.2kg/m3，增效剂为胶凝材料的0.6％。将应用各实施例及对比例提供的增效剂的混凝土按照JC/T 2469-2018标准进行制样及强度测试，抗压强度比为掺加增效剂后混凝土的抗压强度除以空白样的抗压强度，结果如表1所示。其中，空白样的配方为水泥220kg/m3、粉煤灰60kg/m3、矿渣80kg/m3、砂780kg/m3、石1100kg/m3、水170kg/m3、聚羧酸/萘系减水剂7.2kg/m3。
表1混凝土性能测试结果
Figure BDA0002740940650000081
由上述结果可以看出，本发明实施例提供的增效剂，能够在保证降低胶凝材料用量和混凝土性能的基础上，实现对含泥量较大的混凝土适应性良好，对聚羧酸系减水剂及萘系减水剂均具有良好兼容性。
最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述各实施例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例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种混凝土增效剂，其特征在于，原料由以下重量份的组分组成：
醇胺类化合物30-70份；
木质素磺酸钠1.0-3.5份；
焦亚硫酸钠4.0-10.0份；
聚合硫酸铁0.5-2.5份；
聚丙烯酰胺0.5-1.5份；
硬脂酸钠0.2-1.5份；
余量的水，补至100份；
其中，所述聚丙烯酰胺为非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺按照质量比1:1组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为三乙醇胺和/或二乙醇单异丙醇胺。
3.根据权利要求2所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为质量比为1:1的三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺。
4.根据权利要求1所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述焦亚硫酸钠中二氧化硫含量大于等于65％；
和/或，所述木质素磺酸钠的有效含量为45-50％，不溶物含量小于1％。
5.根据权利要求1所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述聚合硫酸铁中硫酸铁含量大于20％，不溶物含量小于0.5％。
6.根据权利要求1所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述硬脂酸钠的有效含量大于90％。
7.根据权利要求1所述的混凝土增效剂，其特征在于，所述原料由以下重量份的组分组成：
醇胺类化合物50-70份；
木质素磺酸钠1.0-3.5份；
焦亚硫酸钠4.0-10.0份；
聚合硫酸铁0.5-2.5份；
聚丙烯酰胺0.5-1.5份；
硬脂酸钠0.2-1.5份；
余量的水，补至100份。
8.权利要求1～7任一项所述的混凝土增效剂的制备方法，其特征在于，包括：
先将醇胺类化合物、木质素磺酸钠、焦亚硫酸钠和部分水混合至无明显不溶物为止；再加入硬脂酸钠混合至无不溶物为止；最后加入聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁以及余下的水混合至无不溶物为止。
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