CN113336466A - 混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂及其制备方法，由不饱和聚醚、不饱和羧酸或酸酐、不饱和羧酸酯、不饱和酰胺丙磺酸、链转移剂、引发剂、还原剂、碱和水等组分按一定质量百分比混合制备而成。本发明稳态剂是应用于混凝土和砂浆的化学添加剂，当由于混凝土或砂浆砂和石材料中含过量泥、石粉、絮凝剂等，造成混凝土或砂浆工作性明显下降时，可稳定新拌混凝土和砂浆的状态，提高混凝土或砂浆的和易性、保坍性、泵送性、降粘性、抗泥性、抗絮凝剂性、均匀性和稠度。

Description

混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土和砂浆添加剂及其制备方法，具体涉及一种抗砂石含泥量、含粉量和含絮凝剂量的混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂及其制备方法。

背景技术

当前中国经过几十年的大规模土建，砂石等天然原材料的开采已经过了高峰期，好品质砂石材料变得越来越匮乏，“一砂难求”的现象越发严重，取代的是含泥量含粉量很高的劣质砂石材料以及絮凝剂含量高的水洗砂，这种材料对减水剂吸附量大，导致减水剂失效，混凝土保坍性、和易性很差，不能满足正常的混凝土质量要求。因此通过原来市场上的常规产品聚羧酸减水剂和保坍型减水剂已经无法解决问题。

混凝土和砂浆市场急需一种外加剂用于含泥量高、含粉量高和含絮凝剂的混凝土，对新拌混凝土具有稳定坍落度保持性、提高和易性和泵送性等特点的外加剂，对高强混凝土有降低粘度、防止材料离析、扒底、泌水等不良现象，能为当前混凝土行业普遍存在的不合格砂石材料市场提供切实有效的解决方案，为混凝土材料增加一款抗砂石含泥量、含粉量和含絮凝剂量的外加剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂，稳态剂与聚羧酸减水剂在混凝土中配合使用以及与穏塑剂/稠化粉在砂浆中的配合使用，都能产生良好的效果。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂，由按质量百分比的如下组分制备而成：

优选地，所述不饱和聚醚为聚醚大单体，分子量为2400或3000的TPEG、GPEG、VPEG、SPEG、HPEG和EPEG中的任意一种或几种。

优选地，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述不饱和羧酸酯为2～羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述不饱和酰胺磺酸为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或其钠盐中的任意一种或两种。

优选地，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、次磷酸钠、亚硫酸钠中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述引发剂为双氧水或过硫酸铵中的任意一种或两种。

优选地，所述还原剂为抗坏血酸、吊白块或水溶性亚铁盐中的任意一种或几种的混合物。

本发明还提供一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、不饱和酰胺磺酸或其钠盐按摩尔比1:0～1.5:0～2.8:0～2.8混合配制成浓度为45～60％的溶液一；将还原剂和链转移剂按重量比1:0.015～20混合配制成浓度为3～10％的溶液二；

(2)在重量百分比浓度为30～45％的不饱和聚醚溶液中加入引发剂作为底料一，在重量百分比浓度为30～45％的不饱和聚醚溶液中加入引发剂和重量比0.03～1.5％的次磷酸钠作为底料二；

(3)在室温下向步骤(2)所述底料一和底料二中同时滴加步骤(1)配制的溶液一和溶液二进行自由基共聚，滴加时间为45～180分钟，滴加完毕后继续搅拌1～2小时到反应完成；

(4)待反应完成后调节碱液pH值至5.5～6.5，采用边搅拌边滴加的方式加入碱液，30分钟内滴加完毕，滴加完成后再继续搅拌30分钟，制得产物稳态剂。

本发明还提供一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂在建筑材料领域中的应用，该稳态剂在石膏产品、粘土产品、耐火材料、涂料、腻子和水泥浆材料等领域中均可应用。

本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

(1)本发明是在聚羧酸主链上嵌入了羧酸酯和酰胺基丙磺酸，由此而得的稳态剂是聚醚-不饱和羧酸/聚醚-丙烯酰胺丙磺酸/聚醚-不饱和羧酸酯共聚物，其相对于传统的聚羧酸醚或酯减水剂而言侧链变得更多样化例如侧链的长度，侧链端基的活性以及尺寸等，进而增强对不同颗粒的包裹能力，使其对粘土的吸着力相对于传统的聚羧酸醚或酯具有更优的选择性从而增进了其抗泥性和和易性。

(2)本发明的稳态剂另一个不同于传统聚羧酸醚或酯减水剂的特征是稳态剂会与水泥水化产物发生化学反应，其主要产物是聚羧酸醚，这就使得砂浆和混凝土在搅拌过程中获得了额外补充的减水剂，而且这一添加过程是渐进式的，从而实现了在水泥水化的初期维持或增加砂浆或混土的流动性，与此同时此反应的其他产物，胺基磺酸和醇仍然附着于粘土(无机硅铝酸聚合物)或其他砂石颗粒的表面使粘土颗粒相对于水和聚羧酸醚或酯减水剂吸附活性仍处于被抑制状态，颗粒表面的性能亦发生了变化，使砂浆/混凝土浆体的粘性下降，和易性得以改善。本发明稳态剂不论与聚羧酸减水剂在混凝土中配合使用以及与穏塑剂/稠化粉在砂浆中的配合使用，都能产生良好的效果。

(3)本发明稳态剂是应用于混凝土和砂浆的化学添加剂，当由于混凝土或砂浆砂和石材料中含过量泥、石粉、絮凝剂等，造成混凝土或砂浆工作性明显下降时，可稳定新拌混凝土和砂浆的状态，提高混凝土或砂浆的和易性、保坍性、泵送性、降粘性、抗泥性、抗絮凝剂性、均匀性和稠度。

(4)本发明的稳态剂是一种合成的高分子产品，对具有吸附能力的砂石材料具有选择性吸附能力，同时随着新拌混凝土/砂浆的开放时间延长，吸着在黏土和石粉上的短侧链通过与水泥水化产物的反应而从聚合物中释放出来，一方面这些释放出来的化合物仍然占据着黏土和石粉上的活性位从而抑制了其对水和减水剂的吸收另一方面释放了短侧链的稳态剂就是一个聚羧酸醚聚合物从而保持混凝土/砂浆的坍落度/扩展度，和易性在最佳状态。掺稳态剂的混凝土/砂浆材料可保持一定均匀性，避免了材料泌水和骨料离析，水泥浆粘度降低，拌合时手感松软，泵送性优良。

(4)本发明的保坍抗泥外加剂不仅可以用在混凝土中，也能用于预拌砂浆中，作为能保持砂浆状态的稳定剂，可用于特种砂浆如灌浆料和自流平，可提高其流动度的保持性，也能用于普通抹灰砂浆中，可提高其砂浆和易性和抹灰滑爽性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂的制备方法：

首先将200g新型聚醚(EPEG)和250g水加入到四口烧瓶中，开动搅拌至溶解，再加入1.02g双氧水作为底料；

然后在烧杯中依次加入丙烯酸7.62g、2～羟乙基甲基丙烯酸3.09g和2～丙烯酰胺～2～甲基丙磺酸4.78g搅拌至溶解，为第一溶液；

接着在烧杯中依次加入巯基丙酸1.03g、抗坏血酸0.65g搅拌至溶解，为第二溶液；

最后同时滴加所述第一溶液和第二溶液，第一溶液滴加2.5h，第二溶液滴加3h，滴加结束后恒温一小时，恒温结束后调节pH值至5.5～6.5。

实施例二

首先将200g新型聚醚(TPEG2400)和250g水加入到四口烧瓶中，开动搅拌至溶解，再加入6.85g过硫酸铵作为底料；

然后在烧杯中依次加入丙烯酸10.62g、2～羟乙基甲基丙烯酸酯3.09g和2～丙烯酰胺～2～甲基丙磺酸3.05g搅拌至溶解，为第一溶液；

接着在烧杯中依次加入巯基乙酸0.89g、抗坏血酸0.65g，搅拌至溶解，为第二溶液；

最后同时滴加所述第一溶液和第二溶液，第一溶液滴加2.0h，第二溶液滴加2.1h，滴加结束后恒温一小时，恒温结束后调节pH值至5.5～6.5。

实施例三

首先将200g新型聚醚(GPEG3000)和250g水加入到四口烧瓶中，开动搅拌至溶解，再加入0.5g双氧水和3.3g过硫酸铵作为底料；

然后在烧杯中依次加入丙烯酸8g、羟乙基甲基丙烯酸6.09g和2～丙烯酰胺～2～甲基丙磺酸3.05g搅拌至溶解，为第一溶液；

接着在烧杯中依次加入巯基乙酸0.89g、吊白块0.65g，搅拌至溶解，为第二溶液；

最后同时滴加所述第一溶液和第二溶液，第一溶液滴加2.5h，第二溶液滴加3h，滴加结束后恒温一小时，恒温结束后调节pH值至5.5～6.5，边搅拌边滴加多羟基化合物水溶液，半小时内滴加完毕，继续恒温半小时，反应结束后得到浓度为40％的耐高温稳态剂溶液。

按照GB/T 8077～2012《混凝土外加剂匀质性实验方法》中的规定，对本发明实施例中合成的稳态剂样品，使用海螺42.5水泥进行净浆流动度保持性对比，模拟夏天高温暴晒模式，使用温度设置为35℃、湿度设置为65％的恒温恒湿养护箱。试验前，将水泥、水、搅拌桨、搅拌锅置于恒温恒湿养护箱，当所有原材料温度均与设置温度一致时，使用35℃进行净浆流动性以及保持性能检测，结果如表1所示。

表1对比例与实施例的水泥净浆流动度保持性对比

按照GB/T 8077～2012《混凝土外加剂匀质性实验方法》中的规定，对本发明实施例中合成的稳态剂样品进行了抗絮凝剂试验，使用海螺42.5水泥以及分子量为1800万的聚丙烯酰胺絮凝剂进行净浆流动度保持性对比，试验在温度23度、相对湿度60％的条件下进行，净桨的拌和水以0.1％的聚丙烯酰胺(分子量1800万)的水溶液替代，结果如表2所示。

表2对比例与实施例的水泥净浆抗絮凝剂性能对比

由净浆数据看出稳态剂初始基本没有流动性，主要靠后期缓慢释放，所以混凝土实验与高减水型减水剂复配使用，按照重量比聚羧酸醚减水剂：稳态剂＝7:3复配后，按照GB/T 8076～2016《混凝土外加剂规范》中的规定，使用表3混凝土配合比、固含掺量0.18％进行对本发明实施例中合成的稳态剂混凝土保坍抗泥性能对比检测，结果如表3所示。

表3混凝土配合比

表4外加剂配方(按照重量比)

表5实施例稳态剂混凝土保坍性能对比在同条件下，水泥中掺1％蒙脱石，检测水泥净浆流动度及1、2h损失对比。

上述实验证明了稳态剂具有优异的抗泥抗絮凝剂以及保坍性能对解决现在因砂石材料差所带来的施工问题提供了有效的手段。

以上所述具体实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此，结合实施例及表格对比对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂，其特征在于，由按质量百分比的如下组分制备而成：

2.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述不饱和聚醚为聚醚大单体，分子量为2400或3000的TPEG、GPEG、VPEG、SPEG、HPEG和EPEG中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸酐中的任意一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述不饱和羧酸酯为2～羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述不饱和酰胺磺酸为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或其钠盐中的任意一种或两种。

6.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇、次磷酸钠或亚硫酸钠中的任意一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述引发剂为双氧水或过硫酸铵中的任意一种或两种。

8.根据权利要求1所述的稳态剂，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、吊白块或水溶性亚铁盐中的任意一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1～8任一项所述的混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、不饱和酰胺磺酸或其钠盐按摩尔比1:0～1.5:0～2.8:0～2.8混合配制成浓度为45～60％的溶液一；将还原剂和链转移剂按重量比1:0.015～20混合配制成浓度为3～10％的溶液二；

(2)在重量百分比浓度为30～45％的不饱和聚醚溶液中加入引发剂作为底料一，在重量百分比浓度为30～45％的不饱和聚醚溶液中加入引发剂和重量比0.03～1.5％的次磷酸钠作为底料二；

(3)在室温下向步骤(2)所述底料一和底料二中同时滴加步骤(1)配制的溶液一和溶液二进行自由基共聚，滴加时间为45～180分钟，滴加完毕后继续搅拌1～2小时到反应完成；

(4)待反应完成后调节碱液pH值至5.5～6.5，采用边搅拌边滴加的方式加入碱液，30分钟内滴加完毕，滴加完成后再继续搅拌30分钟，制得产物稳态剂。

10.根据权利要求1所述的一种混凝土和砂浆保坍抗泥稳态剂在建筑材料领域中的应用。