CN113149506A - 一种混凝土集料分散剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土助剂领域，具体为一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐‑季戊四醇聚合物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚组成，本申请所制备的分散剂中顺丁烯二酸酐‑季戊四醇共聚物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚有很好的配合性，分散剂加入后可以有效提升混凝土的力学强度和和易性，而且可以减少混凝土用水量。

Description

一种混凝土集料分散剂

技术领域

本发明涉及混凝土助剂领域，具体涉及一种混凝土集料分散剂。

背景技术

混凝土是土建工程的主要原材料，所以它的强度是关键的硬指标。从理论上讲，混凝土的强度由其材料的组成(水泥、石子、砂子等其他辅助材料)和理论标准用水量来决定的，只要混凝土的组成材料确定后，它的强度就是由理论用水量来决定了。但是如果按混凝土的理论用水量生产制造混凝土，混凝土是没有可塑性的，更谈不上它有良好的流动性及和易性，如果多加水让混凝土具备良好的流动性及和易性，那么混凝土的强度会随着用水量的增加而降低，并且它的降低幅度与用水量呈现非线性变化的关系。所以该领域的相关专家学者为了解决混凝土强度与用水量这对矛盾，成功开发并应用了一类化学助剂----减水剂，它包括脂肪族系列、氨基系列、磺化萘系列等，发展到目前，混凝土行业应用的主流减水剂是聚羧酸系列。

在长期使用这些减水剂的过程中，发现它们有一个共同的性能缺陷，当生产混凝土用的集料中含有泥土时它们的减水效果会明显降低甚至失效，聚羧酸减水剂尤为明显。为了解决这个难题，混凝土生产企业只能选择使用无泥土的集料，或者对含有泥土不干净的集料进行水洗，因此无形中增大了混凝土的生产成本。

众所周知，含泥量较高的集料应用到工程中，对水泥混凝土的耐久性性能和经济性有很大的影响。

尤其是细集料中的泥土对减水剂分子有较强的吸附作用，从而致使减水剂达不到预期的减水效果，更引发了混凝土塌落度损失过大过快现象，对混凝土后期强度也有副作用。相关文献表明集料中的含泥量对混凝土的影响是很大的，从混凝土工作性来说，它影响了混凝土的坍落度及坍落度损失，从混凝土的力学性能来说，当集料含泥量超过3％就会对混凝土强度、耐久性有影响。在工程中，混凝土塌落度损失过大过快，一方面不利于混凝土的运送，另一方面不利于工人施工，一般都是通过提高外加剂的掺量或者增加用水量来解决的，外加剂掺量的增加，提高了工程的成本；而用水量的增加，降低了混凝土的强度和耐久性。

所以混凝土行业急需开发生产一种能够修补上述系列减水剂、尤其是聚羧酸减水剂性能缺陷的另类化学助剂。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种混凝土集料分散剂。

本发明所采用的技术方案如下：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚组成。

进一步地，所述顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为8-10：1-1.5：1。

进一步地，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钙中的任意一种或多种组合；

所述聚丙烯酸盐微球为聚丙烯酸钠微球、聚丙烯酸钾微球或聚丙烯酸钙微球中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述烷基酚聚氧乙烯醚为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或多种组合。

进一步地，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1.2：1组成。

进一步地，所述顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

S1：将顺丁烯二酸酐和季戊四醇干燥；

S2：将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇投入反应器中，升温至160-200℃，反应2-5h后降温至50-55℃加入混酸，高速搅拌20-50min后用氨水调节体系pH至7-8，恢复室温即可。

进一步地，所制备的顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的分子量为2800-3200。

进一步地，S1中顺丁烯二酸酐和季戊四醇干燥时采用常压烘箱干燥或减压蒸馏干燥的方法，且干燥温度≤40℃。

进一步地，S2中顺丁烯二酸酐和季戊四醇的质量比为3-5.7：1。

进一步地，所述混酸为浓硫酸与浓磷酸，所述浓硫酸与浓磷酸的质量比为3-5.7：1。

更进一步地，所述混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1-5％。

进一步地，所述聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀后将混合液加入到明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至60-70℃反应5-8h，过滤，所得固体干燥即可。

本发明的有益效果：

发明人在多年工作中发现，减水剂之所以遇到泥土后它的效果降低或消失，是因为泥土在微观结构层面含有大量的空隙且粒径微小，同时它的表面沉积了很多还未降解的微生物类的有机物，这些有机物表面的空隙更密集。所以减水剂遇到这些空隙率高且表面活性强的泥土，减水剂首先与它们吸附结合，从而减少了混凝土整个体系中的减水剂的含量，由此造成减水剂效果降低或消失，本发明分散剂中的顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物作为水溶性高分子对泥土有较强的包覆性能，聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球可以吸附泥土，而且可以为泥土颗粒表面引入负电荷，可以有效避免泥土颗粒的团聚和沉降，改善混凝土的流动性和和易性，烷基酚聚氧乙烯醚加入后可以进一步促进顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球的包覆和吸附效果，避免泥土对减水剂的不利影响，本申请所分散剂中顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚有很好的配合性，分散剂加入后可以有效提升混凝土的力学强度和和易性，而且可以减少混凝土用水量。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例1：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1.2：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比5.6：1投入反应器中，升温至180℃，反应5h后降温至50℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比5.6：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌30min后用氨水调节体系pH至7，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌25min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至60℃反应6h，过滤，所得固体干燥即可。

实施例2：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比3：1投入反应器中，升温至200℃，反应4h后降温至55℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比3：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌40min后用氨水调节体系pH至7，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌30min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至65℃反应7h，过滤，所得固体干燥即可。

实施例3：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比8：1：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比5：1投入反应器中，升温至200℃，反应5h后降温至55℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比5：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌50min后用氨水调节体系pH至7，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌20min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至70℃反应7h，过滤，所得固体干燥即可。

实施例4：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比8：1.5：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比3：1投入反应器中，升温至200℃，反应5h后降温至55℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比3：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌50min后用氨水调节体系pH至7，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌40min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至65℃反应6h，过滤，所得固体干燥即可。

实施例5：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1.5：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比5.7：1投入反应器中，升温至200℃，反应5h后降温至55℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比5.7：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌50min后用氨水调节体系pH至8，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌40min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至70℃反应8h，过滤，所得固体干燥即可。

实施例6：

一种混凝土集料分散剂，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1.2：1组成。

其中，顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

将顺丁烯二酸酐和季戊四醇常压烘箱干燥，干燥温度为40℃，将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇按质量比4：1投入反应器中，升温至200℃，反应5h后降温至55℃加入浓硫酸与浓磷酸按质量比4：1组成的混酸，混酸的用量为干燥后顺丁烯二酸酐和季戊四醇总质量的1％，高速搅拌50min后用氨水调节体系pH至7，恢复室温即可。

聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将质量浓度为20％的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵作为交联剂和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂，搅拌20min混合均匀后将混合液加入到质量浓度为2％的明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至60℃反应5h，过滤，所得固体干燥即可。

对比例1：

对比例1与实施例1基本相同，区别在于，只用顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物作为混凝土集料分散剂。

对比例2：

对比例2与实施例1基本相同，区别在于，将聚丙烯酸钠微球用聚丙烯酸钠替换。

对比例3：

对比例3与实施例1基本相同，区别在于，不加入辛基酚聚氧乙烯醚。

对比例4：

对比例3与实施例1基本相同，区别在于，不加入聚丙烯酸钠微球。

性能测试：

测试例1：取粉煤灰、碎石、尾矿砂、黄河泥砂混合均匀得集料，测定集料含泥量为5.2％，将普通水泥(品牌：海螺)、聚羧酸减水剂(品牌：亨创化工)、本发明实施例1制备的分散剂(将顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比混合即可)、水与其混合拌匀制成混凝土，测试其相关性能。

其中，水泥、粉煤灰、碎石、尾矿砂、黄河泥砂、聚羧酸减水剂、本发明实施例1制备的分散剂、水的质量比为310：80：900：150：751：9.8：1.3：165.6。

测试例2-6：与测试例1基本相同，区别在于，将测试例1中实施例1制备的分散剂分别替换为实施例2-6中的分散剂。

测试例7-10：与测试例1基本相同，区别在于，将测试例1中实施例1制备的分散剂分别替换为对比例1-4中的分散剂。

测试例11：与测试例1基本相同，区别在于，不加入分散剂。

测试例12：与测试例1基本相同，区别在于，将水的用量减少10％。

测试例1-12中混凝土性能如下表1所示：

表1：

由上述测试可以看出，本申请所制备的分散剂中顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚有很好的配合性，分散剂加入后可以有效提升混凝土的力学强度和和易性，而且减少混凝土用水量后对混凝土的力学强度和和易性并无明显影响。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种混凝土集料分散剂，其特征在于，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚组成。

2.如权利要求1所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物、聚丙烯酸盐或聚丙烯酸盐微球、烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为8-10：1-1.5：1。

3.如权利要求2所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钙中的任意一种或多种组合；

所述聚丙烯酸盐微球为聚丙烯酸钠微球、聚丙烯酸钾微球或聚丙烯酸钙微球中的任意一种或多种组合。

4.如权利要求3所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或多种组合。

5.如权利要求4所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，由顺丁烯二酸酐-季戊四醇共聚物、聚丙烯酸钠微球、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比10：1.2：1组成。

6.如权利要求1所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述顺丁烯二酸酐-季戊四醇聚合物的制备方法如下：

S1：将顺丁烯二酸酐和季戊四醇干燥；

S2：将干燥后的顺丁烯二酸酐和季戊四醇投入反应器中，升温至160-200℃，反应2-5h后降温至50-55℃加入混酸，高速搅拌20-50min后用氨水调节体系pH至7-8，恢复室温即可。

7.如权利要求6所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，S1中顺丁烯二酸酐和季戊四醇干燥时采用常压烘箱干燥或减压蒸馏干燥的方法，且干燥温度≤40℃。

8.如权利要求6所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，S2中顺丁烯二酸酐和季戊四醇的质量比为3-5.7：1。

9.如权利要求6所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述混酸为浓硫酸与浓磷酸，所述浓硫酸与浓磷酸的质量比为3-5.7：1。

10.如权利要求5所述的混凝土集料分散剂，其特征在于，所述聚丙烯酸钠微球的制备方法如下：

将氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，再加入过二硫酸铵和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀后将混合液加入到明胶水溶液中，最后加入乙醇，升温至60-70℃反应5-8h，过滤，所得固体干燥即可。