CN112456857A - 一种环保混凝土泵送剂及其制备方法 - Google Patents

一种环保混凝土泵送剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基‑β‑环糊精钠8‑13份、2‑氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物4‑7份、松香基超支化聚酯3‑5份、聚羧酸高性能减水剂10‑15份、消泡剂0.1‑0.3份、水45‑65份。本发明还公开了所述环保混凝土泵送剂的制备方法。本发明公开的环保混凝土泵送剂泵送效果好，减水缓凝性能佳，能有效控制混凝土坍落度损失，高耐久，不泌水，对水泥适应性好，质量稳定，产品环保。

Description

一种环保混凝土泵送剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂技术领域，尤其涉及一种环保混凝土泵送剂及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑行业的快速发展以及基础设施建设的加快，混凝土材料被广泛应用于各类工程。一般混凝土在施工现场均采用泵送的工艺进行浇注，因此，需要混凝土具有良好的流动性及可泵性，但是由于搅拌站的混凝土是由混凝土搅拌车从搅拌站运输至施工现场，一旦交通堵塞或路途较远，搅拌好的混凝土经历的时间过长，会发生流动性严重损失而无法泵送。为满足混凝土性能和施工的共同需求，通常的方法是在混凝土中添加泵送剂。泵送剂性能的好坏直接影响混凝土的泵送效果。
混凝土泵送剂是一种能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂，使混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能，其通常由减水剂、缓凝剂等复合而成。目前市面上销售的混凝土泵送剂普遍存在水泥适应性差，通常只能适应少数水泥品种，流动性不好，冬季低温条件下析出晶体、沉淀，造成管道堵塞，无法正常使用，同时，质量极不稳定，坍落度损失快，严重影响了混凝土各种工程。除此之外，现有常用的混凝土泵送剂中还通常含有低浓萘系高效减水剂，普遍存在低温时析晶量较大，粘聚力低，坍落度损失较大，污染环境等问题。
申请号为201210549972.7的中国发明专利公开了一种保坍型混凝土泵送剂，包含萘或同系物、脂肪族化合物、葡萄糖酸钠、羧酸类接枝共聚物、十二烷基硫酸钠、甲醛纤维素、羟丙甲基纤维素；其中萘或同系物的占重百分比为60％-80％；脂肪族化合物的占重百分比为6％-8％；葡萄糖酸钠的占重百分比为1％-5％；羧酸类接枝共聚物的占重百分比为1％-5％；十二烷基硫酸钠的占重百分比为1％-3％；甲醛纤维素的占重百分比为0.1％-0.5％；羟丙甲基纤维素的占重百分比为0.1％-0.5％，其余为水；该发明的保坍型混凝土泵送剂，总结常用控制坍落度损失方法的基础上，将羧酸类接枝共聚物复合到萘系减水剂中，具有了分散性好、坍落度保持能力强的特点，解决了掺萘系泵送剂混凝土坍落度损失快的问题；然而，这类泵送剂环保性能有待进一步提高。
因此，开发一种泵送效果好，减水缓凝性能佳，能有效控制混凝土坍落度损失，高耐久，不泌水，对水泥适应性好，质量稳定，产品环保的环保混凝土泵送剂显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保混凝土泵送剂，该泵送剂泵送效果好，减水缓凝性能佳，能有效控制混凝土坍落度损失，高耐久，不泌水，对水泥适应性好，质量稳定，产品环保。同时，本发明还公开了所述环保混凝土泵送剂的制备方法，该制备方法工艺可靠，操作方便，生产效率高，便于工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠8-13份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物4-7份、松香基超支化聚酯3-5份、聚羧酸高性能减水剂10-15份、消泡剂0.1-0.3份、水45-65份。
优选的，所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
优选的，所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
优选的，所述松香基超支化聚酯的制备方法为现有技术，参考申请号为201210246784.7的中国发明专利实施例1。
优选的，所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在40-60℃下搅拌反应8-10小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤3-7次，最后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物。
优选的，所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为(0.2-0.4):1:(4-8)。
优选的，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，所述端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法为现有技术，参见申请号为201910425260.6的中国发明专利实施例一。
优选的，所述磺丁基-β-环糊精钠的CAS号为182410-00-0，购于上海笛柏生物科技有限公司，产品编号为P349002。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌35-45分钟，得到环保混凝土泵送剂。
本发明的再一个目的，在于提供一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
优选的，所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的0.5-2.0wt％。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种环保混凝土泵送剂的制备方法，直接将各组分按重量份混合均匀后即可，无需专用设备，制备成本低廉，制备方法工艺可靠，操作方便，生产效率高，便于工业化生产。
(2)本发明提供的一种环保混凝土泵送剂，克服了目前市面上销售的混凝土泵送剂普遍存在的水泥适应性差，通常只能适应少数水泥品种，流动性不好，冬季低温条件下析出晶体、沉淀，造成管道堵塞，无法正常使用，同时，质量极不稳定，坍落度损失快，严重影响了混凝土各种工程的缺陷；也克服了现有常用的混凝土泵送剂中还通常含有低浓萘系高效减水剂，在低温时析晶量较大，粘聚力低，坍落度损失较大，污染环境等技术问题；各组分协同作用，使得制成的环保混凝土泵送剂泵送效果好，减水缓凝性能佳，能有效控制混凝土坍落度损失，高耐久，不泌水，对水泥适应性好，质量稳定，产品环保。
(3)本发明提供的一种环保混凝土泵送剂，各组分很好地发挥了协同作用。聚羧酸高性能减水剂与磺丁基-β-环糊精钠、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物协同作用，能有效起到减水作用，同时，由于引入的磺酸盐和羧酸盐结构，与亲水性的活性羟基一起易与混凝土中的钙离子形成形成稳定的螯合物，延缓混凝土的凝结时间，起到缓凝作用；环糊精结构的引入使得缓凝减水效果更佳，各组分协同作用，使得浆体粘度适中，不泌水，能有效储存水分、引气、改善水泥分散性和各组分之间的相容性，进而使得其泵送效果显著。
(4)本发明提供的一种环保混凝土泵送剂，2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物选用二氧化硅纳米材料作为载体，能有效改善混凝土各组分的均质性，提高其泵送性能；超支化多羟基结构的引入，有效改善了各组分之间的粘附性能，使得混凝土早强、缓凝效果显著。
(5)本发明提供的一种环保混凝土泵送剂，松香基超支化聚酯结构在混凝土碱性体系中酯基会水解，起到缓释减水作用，有效起到增强作用；水解得到的松香酸结构又能进一步缓凝，进而提高泵送效果。现有技术中没有将本发明技术方案中的各组分组合形成混凝土泵送剂，从整体上取得优异的泵送性能，且对混凝土综合性能负面影响小，坍落度损失小，能有效地保持混凝土良好的和易性和可泵性，可满足泵送的要求；对各种水泥的适应性较强。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例原料均为商业购买；所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司；所述松香基超支化聚酯的制备方法为现有技术，参考申请号为201210246784.7的中国发明专利实施例1；所述端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法为现有技术，参见申请号为201910425260.6的中国发明专利实施例一；所述磺丁基-β-环糊精钠的CAS号为182410-00-0，购于上海笛柏生物科技有限公司，产品编号为P349002。
实施例1
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠8份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物4份、松香基超支化聚酯3份、聚羧酸高性能减水剂10份、消泡剂0.1份、水45份。
所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在40℃下搅拌反应8小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤3-7次，最后置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物；所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为0.2:1:4；所述高沸点溶剂为二甲亚砜。
一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌35分钟，得到环保混凝土泵送剂。
一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的0.5wt％。
实施例2
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠9份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物5份、松香基超支化聚酯3.5份、聚羧酸高性能减水剂12份、消泡剂0.15份、水50份。
所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在45℃下搅拌反应8.5小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤4次，最后置于真空干燥箱83℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物；所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为0.25:1:5；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌38分钟，得到环保混凝土泵送剂。
一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的0.8wt％。
实施例3
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠11份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物5.5份、松香基超支化聚酯4份、聚羧酸高性能减水剂13份、消泡剂0.2份、水55份。
所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在50℃下搅拌反应9小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤5次，最后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物；所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为0.3:1:6；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。
一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌40分钟，得到环保混凝土泵送剂。
一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的1.2wt％。
实施例4
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠12份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物6.5份、松香基超支化聚酯4.5份、聚羧酸高性能减水剂14份、消泡剂0.25份、水62份。
所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在55℃下搅拌反应9.5小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤6次，最后置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物；所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为0.38:1:7.5；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:3:2混合而成。
一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌43分钟，得到环保混凝土泵送剂。
一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的1.8wt％。
实施例5
一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠13份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物7份、松香基超支化聚酯5份、聚羧酸高性能减水剂15份、消泡剂0.3份、水65份。
所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在60℃下搅拌反应10小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤7次，最后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物；所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为0.4:1:8；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
一种所述环保混凝土泵送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌45分钟，得到环保混凝土泵送剂。
一种所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用；所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的2.0wt％。
对比例1
本例提供一种环保混凝土泵送剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加磺丁基-β-环糊精钠。
对比例2
本例提供一种环保混凝土泵送剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物。
对比例3
本例提供一种环保混凝土泵送剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加松香基超支化聚酯。
对比例4
本例提供一种环保混凝土泵送剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加聚羧酸高性能减水剂。
对比例5
本例提供一种环保混凝土泵送剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是用端羟基超支化纳米杂化聚合物代替2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物。
参照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准检测各实施例和对比例制备的环保混凝土泵送剂的相关性能，各例所得环保混凝土泵送剂掺量为混凝土胶凝材料的1％，检测结果见表1。所述混凝土凝胶材料组成为m(水泥):m(矿粉):m(河砂):m(石子):m(水)＝252:108:660:1000:136，其中水泥选用南京小野田P·Ⅱ52.5级水泥，矿粉选用上海宝田S95级矿粉，河砂的细度模数为2.2，石子选用粒径为5-25mm连续级配的碎石，水选用自来水。
表1
Figure BDA0002805002220000081
从表1可见，本发明实施例公开的环保混凝土泵送剂，与对比例相比，减水保坍效果更好、收缩率更小，抗压强度更高，这是各组分协同作用的结果；且通过对比例2和对比例5的比较可以看出，通过2-氯乙基磺酸钠对端羟基超支化纳米杂化聚合物改性能对上述性能具有明显改善作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：磺丁基-β-环糊精钠8-13份、2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物4-7份、松香基超支化聚酯3-5份、聚羧酸高性能减水剂10-15份、消泡剂0.1-0.3份、水45-65份。
2.根据权利要求1所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述消泡剂为德国AGITAN粉体消泡剂P803。
3.根据权利要求1所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述聚羧酸高性能减水剂为KH-D1-X聚羧酸高性能减水剂，购于武汉华轩高新技术有限公司。
4.根据权利要求1所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物加入到高沸点溶剂中，在40-60℃下搅拌反应8-10小时，后旋蒸除去溶剂，再用水离子洗涤3-7次，最后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到2-氯乙基磺酸钠改性端羟基超支化纳米杂化聚合物。
5.根据权利要求4所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述2-氯乙基磺酸钠、端羟基超支化纳米杂化聚合物、高沸点溶剂的质量比为(0.2-0.4):1:(4-8)。
6.根据权利要求4所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种环保混凝土泵送剂，其特征在于，所述环保混凝土泵送剂的制备方法，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，搅拌35-45分钟，得到环保混凝土泵送剂。
8.一种根据权利要求1-6任一项所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用。
9.根据权利要求8所述的环保混凝土泵送剂在混凝土中的应用，其特征在于，所述混凝土泵送剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的0.5-2.0wt％。
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