CN113264703A - 一种高性能混凝土减胶剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高性能混凝土减胶剂及制备方法，其原料包括链烷醇胺3.0～8.0％；有机铵5.0～10.0％；分散剂3.5～8.0％；氟硅酸盐1.5～5.0％；无机钠盐0.2～0.5％；消泡剂0.05～0.1％；碳酸盐0.5～1.2％；纳米二氧化硅溶胶0.5～2.0％；增稠剂0.3～0.8％；余量为水。本发明的目的是提供一种高性能混凝土减胶剂，与各种水泥适应性良好，在配制混凝土时可减少水泥用量8.0％‑15.0％，不影响硬化混凝土的早期和后期强度。此外，在水泥用量减少的条件下改善了混凝土拌合物的和易性和泵送性，有效提升了商品混凝土的经济效益。

Description

一种高性能混凝土减胶剂及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高性能混凝土减胶剂及制备方法。

背景技术

混凝土是当今应用最为广泛的建筑材料之一,在倡导资源节约、环境友好的社会背景下,其正向低碳、绿色、高性能化方向发展。水泥作为一种重要的胶凝材料是配制混凝土中不可或缺的组分之一。但是水泥生产过程中存在能耗高、污染高和碳排放高的问题。因此，如果采用更合理的水泥、掺合料和骨料用量,适当降低水泥用量,不仅可降低混凝土材料的生产成本,而且可以有效减少水泥生产存在的‘三高问题’。因此，近几年来混凝土减胶剂作为一种新型的混凝土化学添加剂而出现在商品混凝土企业，行业标准JC/T 2469—2018《混凝土减胶剂》中对该类产品的性能和应用做了详细的论述和要求。但是市场目前存在的减胶剂类产品层次不齐，产品性能往往达不到预期的目的，存在混凝凝土拌和物和易性差、28d以后抗压强度低等问题，这对于混凝土的工作性、长寿性和耐久性存在严重的影响。

发明内容

本发明提供一种高性能混凝土减胶剂，能与各种不同品种的水泥相容性好，具有广泛适应性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能混凝土减胶剂，其包括以下重量份数的原料：链烷醇胺3.0～8.0％，有机铵5.0～10.0％，分散剂3.5～8.0％，氟硅酸盐0.5～5.0％，无机钠盐0.2～0.5％，消泡剂0.05～0.1％，碳酸盐0.5～1.2％，纳米二氧化硅溶胶0.5～2.0％，增稠剂0.3～0.8％，余量为水。

优选的，所述链烷醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或多种。

优选的，所述有机铵盐为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基溴化铵、十二烷基二甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

优选的，所述分散剂为聚羧酸醚类减水剂、聚羧酸酯类减水剂、三聚氰胺类减水剂中的一种或多种。

优选的，所述氟硅酸盐为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸铝中的一种或多种。

优选的，所述无机钠盐为硫酸钠、硫代硫酸钠、硫氰酸钠、焦亚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠、硝酸钠、亚硝酸钠中的一种或多种。

优选的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的一种。

优选的，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

优选的，所述增稠剂为黄原胶、瓜尔胶、温轮胶、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素醚中的一种或多种。

优选的，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将重量份数的增稠剂加入水中搅拌至完全溶解，然后依次加入分散剂、链烷醇胺、有机铵盐使得溶液在常温条件下完全混合均匀。

步骤二、在混合均匀的液体中依次加入氟硅酸盐、无机钠盐和碳酸盐搅拌至完全溶解后加入纳米二氧化硅溶胶和消泡剂，搅拌至液体充分混合后既得。

本发明的有益效果：掺加该类混凝土减胶剂可使水泥用量减少8.0％-15％,不影响混凝土拌合物的和易性和泵送性，混凝土28d及后期抗压强度不损失，不影响混凝土的长期耐久性。

本发明采用有机组分与无机组分复合在常温条件下制备的了一种高性能混凝土减胶剂。掺加此类减胶剂可有效减少水泥用量8.0％-15.0％，而且在胶凝材料减少的情况下不会影响混凝土拌合物的和易性和泵送性。此外，硬化混凝土的28d及后期强度无损失，混凝土长期耐久性良好。

具体实施方式

下面对本发明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。

一种绿色环保型液体速凝剂，其包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：42％～46％，纳米二氧化硅溶胶：2.5％～3.5％，有机酸：0.5％～0.75％，无机酸：0.1％～0.3％，复合硅酸盐：1.0％～1.5％，硫酸亚铁：3.0％～3.2％，pH调节剂：0.2％～0.5％，醇胺：2.0％～2.5％，余量为底水。其中，所述硫酸铝为十八水合片状硫酸铝硫；所述的纳米二氧化硅溶胶为50％浓度的纳米二氧化硅溶胶；所述有机酸为85％浓度的甲酸；所述无机酸为85％浓度的磷酸；所述复合硅酸盐为2.5％浓度的硅酸镁锂溶液；所述硫酸亚铁为高品位七水合硫酸亚铁；所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)所述醇胺为85％浓度的二乙醇单异丙醇胺。

其制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磷酸、甲酸加入到底水中搅拌均匀，然后将硅酸镁锂加入酸性溶液中搅拌均匀，加入硅溶胶搅拌10min，加入二乙醇单异丙醇胺搅拌30min混合均匀，加入硫酸亚铁搅拌40min直至完全溶解，得到具有稠度的粘稠混合液；

步骤二、将所述粘稠混合液加水稀释，然后加入pH调节剂搅拌均匀，最后加入片状硫酸铝，温度为15至25摄氏度，并以150-200r/min的转速搅拌40-50min待硫酸铝完全溶解后既得。

实际的水泥水化的过程中，C3A的水化速率最快，为了防止水泥出现假凝或闪凝的现象，通常加入石膏(CaSO4.2H2O)作为水泥的调凝剂。一方面，该液体速凝剂中含有大量的硫酸铝，提高了水泥水化体系中Al3+的浓度，起到了良好的促凝作用。另一方面，甲酸(COOH)能够与CaSO4.2H2O发生化学反应生成(甲酸钙)C2H2O4Ca不容物，消除了石膏的调凝作用，此外COOH还能与部分C3S的水化产物氢氧化钙(CH)反应生成甲酸钙不溶物，促进了C3S的水化速率，具有一定的促凝与早强作用。

硅镁锂酸在酸性体系中电离出H+与Mg2+会与水泥水化过程中产生的硅酸根发生化学反应，从而导致其产生凝胶化学反应如下。

硅酸镁锂一种良好的水泥促凝剂与早强剂，同时，硅酸镁锂在水性体系中具有一定的防沉淀稳定作用，Li+可有效地防止混凝土发生碱骨料反应。

所述的醇胺具有良好的早强作用，作为一种强碱性物质，对水泥具有一定的激发作用，一定程度上促进了水泥的水化速率，存在于水泥浆中具有一定的促凝与早强性能，纳米二氧化硅在水泥水化的过程中会填充混凝土中的毛细孔，可进一步提高混凝土的抗压强度、致密性与抗渗性。

碳酸胍是一种有机强碱，其水溶液可有效地调整该速凝剂体系的pH值，一方面保证了此速凝剂的绿色环保性，另一方面避免了该速凝剂的pH值太低而影响喷射混凝土的早期强度与耐久性。

水泥水化过程中，C3A的水化速率最快，其次为C4AF，加入一定量的硫酸亚铁，提高了水泥水化体系中Fe2+浓度，有效地补充了水泥中的铁矿物相含量，起到了一定的促凝效果。

在制备方法中，制备该速凝剂的加料顺序为，先加在少量水中加入无机与有机酸、加入硅酸镁锂溶液、加入硅溶胶、加入二乙醇单异丙醇胺、加入硫酸亚铁、然后加水稀释再加入pH调节剂、最后加入硫酸铝，此加料顺序制备的绿色环保型液体无碱速凝剂稳定好。

下表为本发明的4个具体实施例，各实例中各组分的百分比均为质量百分比。

实施例	1	2	3	4
					硫酸铝	42％	44％	45％	46％
硅溶胶	2.5％	2.8％	3.2％	3.5％
					有机酸	0.50％	0.55％	0.65％	0.70％
无机酸	0.10％	0.15％	0.25％	0.30％
					复合硅酸盐	1.0％	1.2％	1.5％	1.3％
硫酸亚铁	3.0％	3.1％	3.2％	3.2％
					pH调节剂	0.2％	0.3％	0.4％	0.5％
醇胺	2.0％	2.2％	2.4％	2.5％
					水	48.7％	45.7％	43.4％	42.0％

上述实施例1绿色环保型液体无碱速凝剂采用以下制备方法，具体步骤如下：

第一步：将0.10％的磷酸与0.50％甲酸混合液加入到15.7％的底水中搅拌均匀，然后将1.0％的硅酸镁锂溶液加入酸性溶液中搅拌均匀，加入2.5％的硅溶胶搅拌10min，加入2.0％二乙醇单异丙醇胺搅拌30min混合均匀，加入3.0％硫酸亚铁搅拌40min直至完全溶解，得到具有一定稠度的混合液；

第二步：将得到的粘稠混合液加入33％的水稀释，然后加入0.2％pH调节剂搅拌均匀，最后加入42％片状硫酸铝，温度为常温(20℃左右)，150-200r/min的转速搅拌40-50min待硫酸铝完全溶解后得到所述速凝剂。

本实施例制备的绿色环保型液体无碱速凝剂按6％掺量时的性能指标如下：

上述实施例2绿色环保型液体无碱速凝剂采用以下制备方法，具体步骤如下：

第一步：将0.15％的磷酸与0.55％甲酸混合液加入到14.7％的底水中搅拌均匀，然后将1.2％的硅酸镁锂溶液加入酸性溶液中搅拌均匀，加入2.8％的硅溶胶搅拌10min，加入2.2％二乙醇单异丙醇胺搅拌30min混合均匀，加入3.2％硫酸亚铁搅拌40min直至完全溶解，得到具有一定稠度的混合液；

第二步：将得到的粘稠混合液加入31％的水稀释，然后加入0.3％pH调节剂搅拌均匀，最后加入44％片状硫酸铝，温度为常温(20℃左右)，以150-200r/min的转速搅拌40-50min待硫酸铝完全溶解后得到所述速凝剂。

本实施例制备的绿色环保型液体无碱速凝剂按6％掺量时的性能指标如下：

上述实施例3绿色环保型液体无碱速凝剂采用以下制备方法，具体步骤如下：

第一步：将0.25％的磷酸与0.65％甲酸混合液加入到13.4％的底水中搅拌均匀，然后将1.5％的硅酸镁锂溶液加入酸性溶液中搅拌均匀，加入3.2％的硅溶胶搅拌10min，加入2.4％二乙醇单异丙醇胺搅拌30min混合均匀，加入3.2％硫酸亚铁搅拌40min直至完全溶解，得到具有一定稠度的混合液；

第二步：将得到的粘稠混合液加入30％的水稀释，然后加入0.4％pH调节剂搅拌均匀，最后加入45％片状硫酸铝，温度为常温(20℃左右)，以150-200r/min的转速搅拌40-50min待硫酸铝完全溶解后得到所述速凝剂。

本实施例制备的绿色环保型液体无碱速凝剂按6％掺量时的性能指标如下：

上述实施例4绿色环保型液体无碱速凝剂采用以下制备方法，具体步骤如下：

第一步：将0.30％的磷酸与0.70％甲酸混合液加入到13.0％的底水中搅拌均匀，然后将1.3％的硅酸镁锂溶液加入酸性溶液中搅拌均匀，加入3.5％的硅溶胶搅拌10min，加入2.5％二乙醇单异丙醇胺搅拌30min混合均匀，加入3.2％硫酸亚铁搅拌40min直至完全溶解，得到具有一定稠度的混合液；

第二步：将得到的粘稠混合液加入29％的水稀释，然后加入0.5％pH调节剂搅拌均匀，最后加入46％片状硫酸铝，温度为常温(20℃左右)，以150-200r/min的转速搅拌40-50min待硫酸铝完全溶解后得到所述速凝剂。

本实施例制备的绿色环保型液体无碱速凝剂按6％掺量时的性能指标如下：

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

链烷醇胺3.0～8.0％，有机铵5.0～10.0％，分散剂3.5～8.0％，氟硅酸盐0.5～5.0％，无机钠盐0.2～0.5％，消泡剂0.05～0.1％，碳酸盐0.5～1.2％，纳米二氧化硅溶胶0.5～2.0％，增稠剂0.3～0.8％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述链烷醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述有机铵盐为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基溴化铵、十二烷基二甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸醚类减水剂、聚羧酸酯类减水剂、三聚氰胺类减水剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述氟硅酸盐为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸铝中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述无机钠盐为硫酸钠、硫代硫酸钠、硫氰酸钠、焦亚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠、硝酸钠、亚硝酸钠中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于：所述增稠剂为黄原胶、瓜尔胶、温轮胶、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素醚中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高性能混凝土减胶剂，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将重量份数的增稠剂加入水中搅拌至完全溶解，然后依次加入分散剂、链烷醇胺、有机铵盐使得溶液在常温条件下完全混合均匀。

步骤二、在混合均匀的液体中依次加入氟硅酸盐、无机钠盐和碳酸盐搅拌至完全溶解后加入纳米二氧化硅溶胶和消泡剂，搅拌至液体充分混合后既得。