CN112851193A - 一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂,由双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分以及水组成,所述其他功能组分可以为稳泡剂、增强剂、络合剂中的一种或多种。其制备方法包括以下步骤:1、双亲方解石型碳酸钙的制备;2、减胶剂的制备。相对于现有技术,本发明具有以下优点:1、实现提高减胶剂的适配性;2、同时实现制备减胶剂和改性石灰石,削减了工艺步骤;3、利用减胶剂其他组分,对改性后的高性能碳酸钙进行保护,避免了单独储存石灰石的成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体涉及一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂及其制备方法。
背景技术
随着我国土木工程建设领域新型混凝土外加剂中,混凝土减胶剂由于可以在减水剂的基础上,进一步高效分散水泥微集料,使水泥水化更充分,进而实现提高水泥的利用率的效果。在此基础上,减胶剂应该还具备确保后期强度的情况下,显著减少胶凝材料用量,降低生产成本的作用。
常规减胶剂以醇胺类化合物为主,其中阳离子单体的作用为分散负电性微集料;再辅以其他功能组分,将减水剂难以分散的负电性微集料分散开来,增加混凝土中浆体的量。由于其机制原理决定了目前常规减胶剂功能组分较为单一,且与其他外加剂之间存在明显的适配性限制。因此,具有双亲性的减胶剂可以有效提高应用范围,减少对其他外加剂的使用限制。
采用具有两性特征的聚酯类聚羧酸化合物制备减胶剂是解决上述问题的方法之一。
现有技术中国专利CN105198264A公开了一种高效节能混凝土增效剂及其制备方法,以UFD高分子共聚物、减水剂母液、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、稳定剂及水为原料,其中,UFD高分子共聚物是由尿素、甲醛、十二苯基磺酸钠制成。实现了提高混凝土强度等级、减少水泥用量、降低生产成本的技术效果。
现有技术中国专利CN105906230A公开了一种高性能混凝土用多功能减胶剂及其制备方法,由改性聚醚、混合醇胺、的混合醇、不饱和酸、改性硅氧烷、引发剂和水组成。实现了在保持混凝土强度等级不变的前提下,减少胶凝材料用量,并提高混凝士的抗冻性及抗碳化等耐久性的技术效果。
现有技术中国专利CN109437643A公开了一种两性聚酯类聚羧酸化合物制备减胶剂的方法,以两性聚酯类聚羧酸化合物、醇胺类化合物、多元醇、有机硅烷润滑剂、乳化分散剂、氰酸类化合物和水为原料,实现可以与渗透剂、乳化剂、消泡剂、聚羧酸类减水剂匹配性好的技术效果。
上述现有技术均基本解决了外加剂之间适配性的问题。但是,仍存在以下技术问题,原料限制较多,且成本较高的问题。
此外,石灰石粉是混凝土中重要的掺和料之一,对混凝土性能影响显著。
根据文献(石灰石粉在商品混凝土中应用[J].商品混凝土,2014(07):1-3.)对现有研究的综述可知,石灰石在混凝土中的作用包括:减少混凝土的用水量、提高胶材的抗压强度。其存在的技术问题主要有以下三点:
1、常规石粉由于其母岩的特性,在混凝土中产生的作用不同,即缺乏一致性;
2、为了提高常规石粉的性能,需要单独对石粉进行改性;
3、高活性的研磨细化石灰石极易受潮,增加了储存成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂及其制备方法。
本发明的原理是,通过采用双亲方解石型碳酸钙制备减胶剂,以同时实现提高减胶剂适配性的效果和长期保护高性能石灰石的效果,并在混凝土整体工艺上实现优化。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂,由双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分以及水组成。
所述表面活性剂为脂肪酸甲脂磺酸钠、烷基磺酸钠;
所述保水剂为聚丙烯酰胺;
所述分散剂为聚马来酸酐、聚丙烯酸甲酯;
所述其他功能组分可以为稳泡剂、增强剂、络合剂中的一种或多种;
所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液;
所述增强剂为聚合醇胺、尿素、丁基乙醇胺、甲基二乙醇胺、L-磷脂酰乙醇胺、N-(3-氨基丙基)二乙醇胺、N,N-二异丙基乙醇胺、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、N-(2-氨基-4-硝基苯基)乙醇胺、1,2-二月桂酰磷脂酰乙醇胺、井冈霉醇胺、苯乙酸醇胺、油酸单乙醇胺、油酸三乙醇胺、N-苯基乙醇胺、氢碘酸三乙醇胺、依莰舒三乙醇胺、双乙酰乙醇胺、叔丁基乙醇胺或乙酸钠中的任意一种或两种以上的混合物;优选聚合醇胺、改性三异丙醇胺、四羟基乙二胺、丙三醇、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物;最优选聚合醇胺、四羟基乙二胺、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物;
所述络合组分为焦磷酸钠、羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、焦磷酸钠或三聚磷酸钠中一种或几种混合物。
所述双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分以及水的质量比满足10:(1-5):(10-30):(10-20):(1-50):(50-100)。
一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1双亲方解石型碳酸钙的制备,在搅拌条件下,将聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物加入可溶性钙盐溶液,待充分分散后,在一定条件下,再向上述溶液中加入与碳酸钠溶液进行反应,即可得到双亲方解石型碳酸钙溶液;
所述步骤1聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物和可溶性钙盐的质量比为1:(15-30);所述可溶性钙盐溶液的浓度为0.05-0.1mol/L;碳酸钠溶液的浓度与可溶性钙盐溶液的浓度相同;
所述步骤1可溶性钙盐溶液中加入与碳酸钠溶液反应的条件为,反应温度为35-50℃,反应时间为1-2h
步骤2减胶剂的制备,在保持搅拌的条件下,将步骤1所得双亲方解石型碳酸钙溶液冷却到后,将表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分加入双亲方解石型碳酸钙溶液中,并在一定条件下进行混合,之后将多余水分进行蒸发即可得到基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂;
所述步骤2双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分的质量比为10:(1-5):(10-30):(10-20):(1-50);
所述步骤2双亲方解石型碳酸钙溶液冷却的时间为0.2-1h,冷却温度为25℃;所述步骤2混合的条件为继续搅拌1-4h,之后再静置1-4h。
实验结果表明:
1、本发明的双亲方解石型碳酸钙具备双亲性,本发明的基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂具备双亲性;
2、本发明的基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂各项指标均满足,且优于标准;
3、本发明的基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂中的高性能双亲方解石型碳酸钙受到有效保护,无需特殊储存条件即可实现长期放置;
4、本发明的基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂与萘系减水剂、聚羧酸系减水剂和氨基磺酸盐系减水剂三种减水剂均具有良好的适配性。
因此,本发明相对于现有技术,具有以下优点:
1、利用双亲方解石型碳酸钙,实现提高减胶剂的适配性;
2、将同时实现了制备减胶剂和改性石灰石,削减了工艺步骤;
3、利用减胶剂其他组分,对改性后的高性能碳酸钙进行保护,避免了单独储存石灰石的成本。
具体实施方式
本发明通过实施例对本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的制备方法进行详细说明。
实施例1
一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1双亲方解石型碳酸钙的制备,在搅拌条件下,以聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物和碳酸氢钙以质量比为1:20,将聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物加入浓度为0.1mol/L的碳酸氢钙溶液,带充分分散后,控制反应温度为40℃条件下,再向上述溶液中加入与碳酸氢钙溶液等浓度等体积的碳酸钠溶液,并继续搅拌反应1h,即可得到双亲方解石型碳酸钙溶液;
步骤2减胶剂的制备,在保持搅拌的条件下,将步骤1所得双亲方解石型碳酸钙溶液冷却0.5h,待溶液温度为25℃后,将表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分加入双亲方解石型碳酸钙溶液中,并继续搅拌2h,之后再静置2h,之后将多余水分进行蒸发即可得到基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂。
为了证实本发明双亲方解石型碳酸钙具有双亲性,将步骤1所得双亲方解石型碳酸钙溶液进行抽滤,得到双亲方解石型碳酸钙,之后加入到苯中,经搅拌后,可以得到稳定均已溶液。结合步骤1所得溶液可知,本发明双亲方解石型碳酸钙在水溶液和有机溶液中均可以有效分散,即具备双亲性。
为了证实本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂具有双亲性,将步骤2 所得减胶剂加入到苯中,经搅拌后,可以得到稳定均已溶液。结合步骤2蒸发之前的水溶液可知,本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂在水溶液和有机溶液中均可以有效分散,即具备双亲性。
为了证实本发明发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的效果,按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081-2019《普通混凝土抗压强度试验方法》、JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》对本发明减胶剂的减水率、含气量、泌水率比、凝结时问、28d收缩率比、相对耐久性(200次)、抗压强度比进行测试。测试结果的范围有多样品决定。测试结果见下表1。
表1本发明减胶剂性能测试结果
为了证明本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂在长期放置之后的效果,将本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂在常规储存环境下放置30天后,再进行上述减胶剂性能测试,测试结果表明,性能无明显变化,即表明本发明中的高性能双亲方解石型碳酸钙受到有效保护,无需特殊储存条件。
为了证实本发明基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的效果以及适配性,进行以下对比实验。具体实验方法为,控制水泥、砂、石子、水、减水剂和减胶剂的用量相同,改变不同减胶剂和减水剂类型。具体用量见下表2,实验编号见表3。注:所用水泥、矿粉、粉煤灰、砂、石子、对比减胶剂、萘系减水剂、聚羧酸系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂均为市售直接购买使用。
表2实验用量表,单位kg/m3
水泥 | 矿粉 | 粉煤灰 | 砂 | 石子 | 水 | 减水剂 | 减胶剂 | |
实验 | 200 | 70 | 70 | 790 | 1030 | 150 | 5 | 2 |
空白实验 | 230 | 70 | 70 | 780 | 1010 | 150 | 5 | 0 |
对比实验 | 200 | 70 | 70 | 790 | 1030 | 150 | 5 | 2 |
表3实验编号
测试结果见表4。
表4测试结果
通过上述测试结果可知,
对比实验所用减胶剂在对比实验1的各项指标均优于对比实验2和3,这一结果表明,该减胶剂与萘系减水剂具有较好的适配性,但是,与聚羧酸系减水剂和氨基磺酸盐系减水剂的适配性较差;
本发明减胶剂在实验1、2、3中的性能表现较为一致,表现出与三种减水剂均具有良好的适配性。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,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。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂,其特征在于:由双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分以及水组成;所述表面活性剂为脂肪酸甲脂磺酸钠、烷基磺酸钠;所述保水剂为聚丙烯酰胺;所述分散剂为聚马来酸酐、聚丙烯酸甲酯;所述其他功能组分可以为稳泡剂、增强剂、络合剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的减胶剂,其特征在于:所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。
3.根据权利要求1所述的减胶剂,其特征在于:所述增强剂为聚合醇胺、尿素、丁基乙醇胺、甲基二乙醇胺、L-磷脂酰乙醇胺、N-(3-氨基丙基)二乙醇胺、N,N-二异丙基乙醇胺、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、N-(2-氨基-4-硝基苯基)乙醇胺、1,2-二月桂酰磷脂酰乙醇胺、井冈霉醇胺、苯乙酸醇胺、油酸单乙醇胺、油酸三乙醇胺、N-苯基乙醇胺、氢碘酸三乙醇胺、依莰舒三乙醇胺、双乙酰乙醇胺、叔丁基乙醇胺或乙酸钠中的任意一种或两种以上的混合物;优选聚合醇胺、改性三异丙醇胺、四羟基乙二胺、丙三醇、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物;最优选聚合醇胺、四羟基乙二胺、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的减胶剂,其特征在于:所述络合组分为焦磷酸钠、羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、焦磷酸钠或三聚磷酸钠中一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的减胶剂,其特征在于:所述双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分以及水的质量比满足10:(1-5):(10-30):(10-20):(1-50):(50-100)。
6.一种基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1双亲方解石型碳酸钙的制备,在搅拌条件下,将聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物加入可溶性钙盐溶液,待充分分散后,在一定条件下,再向上述溶液中加入与碳酸钠溶液进行反应,即可得到双亲方解石型碳酸钙溶液;
步骤2减胶剂的制备,在保持搅拌的条件下,将步骤1所得双亲方解石型碳酸钙溶液冷却到后,将表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分加入双亲方解石型碳酸钙溶液中,并在一定条件下进行混合,之后将多余水分进行蒸发即可得到基于双亲方解石型碳酸钙的减胶剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤1聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物和可溶性钙盐的质量比为1:(15-30);所述可溶性钙盐溶液的浓度为0.05-0.1mol/L;碳酸钠溶液的浓度与可溶性钙盐溶液的浓度相同。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤1可溶性钙盐溶液中加入与碳酸钠溶液反应的条件为,反应温度为35-50℃,反应时间为1-2h。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2双亲方解石型碳酸钙、表面活性剂、保水剂、分散剂、其他功能组分的质量比为10:(1-5):(10-30):(10-20):(1-50)。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤2双亲方解石型碳酸钙溶液冷却的时间为0.2-1h,冷却温度为25℃;所述步骤2混合的条件为继续搅拌1-4h,之后再静置1-4h。
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