CN113527549A - 一种混凝土泵送调节剂及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土泵送调节剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种混凝土泵送调节剂及其制备方法。其制备方法包括：在氮气保护下，将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化；加入马来酸酐，维持预设第二温度并不断搅拌，保持预设第一时长；降温至预设第三温度，在预设第二时长内均匀加入氨水，然后保持预设第三时长；升温至预设第四温度，并抽真空进行减压蒸馏，保持预设第四时长；降温并加入水，搅拌均匀，配制成溶液。应用本发明可以解决现有技术中由于使用人工砂而带来的混凝土离析、泌水、包裹性差的问题。

Description

一种混凝土泵送调节剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土调节剂技术领域，尤其涉及一种混凝土泵送调节剂及其制备方法。
背景技术
随着我国基础建设的持续进行，混凝土天然骨料已经日趋枯竭。因此，近年来，机制砂、尾矿砂、建筑固废等人工骨料的使用开始逐渐普及。人工骨料是通过机械力改变固体物质的原来状态而生产出的一种产品，其级配较天然河砂有较大差距，断层现象非常严重，而且针片状粒型比例较大。因此，采用人工砂替代天然河砂以后，C30及以下强度等级混凝土出现泌水现象较为普遍。
混凝土泌水不仅对混凝土结构外观质量造成不利影响(例如，如砂线、水纹等)，而且还会对混凝土的耐久性造成不利影响。混凝土内部的水份向表面迁泌出的过程，会在混凝土内部形成相应的通道，使得有害介质可以通过该通道进入混凝土内部，腐蚀混凝土内部的钢筋。同时，泌出的水份在混凝土表面聚集，将增加混凝土表面的水胶比，降低表面强度，使得混凝土硬化后其表面容易“起灰”。因此，目前如何防止混凝土泌水已经成为行业研究的热点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种混凝土泵送调节剂及其制备方法，从而可以解决现有技术中由于使用人工砂而带来的混凝土离析、泌水、包裹性差的问题。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种混凝土泵送调节剂的制备方法，该方法包括：
在氮气保护下，将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化；
加入马来酸酐，维持预设第二温度并不断搅拌，保持预设第一时长；
降温至预设第三温度，在预设第二时长内均匀加入氨水，然后保持预设第三时长；
升温至预设第四温度，并抽真空进行减压蒸馏，保持预设第四时长；
降温并加入水，搅拌均匀，配制成溶液。
可选的，在将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化之前，该方法还包括：
对聚苯乙烯进行预处理。
可选的，在加入马来酸酐之前，该方法还包括：
预先融化马来酸酐。
可选的，所述马来酸酐的加入量不低于聚苯乙烯质量的50％；
所述氨水的浓度不低于20％；所述氨水的加入量不低于马来酸酐质量的80％。
可选的，所述马来酸酐的加入量为聚苯乙烯质量的85～90％；
所述所述氨水的加入量为马来酸酐质量的100～120％。
可选的，所述第一温度和第二温度为150～160℃；
所述预设第三温度为100～110℃；
所述第四温度为120～140℃；
所述第一时长为8～14小时；
所述第二时长不低于3小时；
所述第三时长不低于5小时；
所述第四时长不低于3小时。
可选的，所述第二时长为5～8小时；
所述第三时长为6～10小时；
所述第四时长为6～10小时。
可选的，在进行减压蒸馏时，真空度为95％以上。
可选的，在氮气保护下时，氮气占总气体分数的95％以上。
本发明还提供了一种使用上述任意一项制备方法制备得到的混凝土泵送调节剂，所述混凝土泵送调节剂的有效成分的分子结构式为：
Figure BDA0002455835650000031
如上可见，在本发明的混凝土泵送调节剂及其制备方法中，可以使用回收的废旧聚苯乙烯，将聚苯乙烯融化，并使得融化后的聚苯乙烯与马来酸酐发生阿尔德-狄更斯反应，然后再加入氨水，发生酰胺化反应，使聚苯乙烯形成高吸水树脂。因此，最终制备得到的本发明中的混凝土泵送调节剂对混凝土具有明显的保水作用，从而可以有效地解决现有技术中由于使用人工砂而带来的混凝土离析、泌水、包裹性差的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中的混凝土泵送调节剂的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中的混凝土泵送调节剂的制备方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例中的施工现场用混凝土泵送调节剂的制备方法包括如下所述步骤：
步骤11，在氮气保护下，将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化。
由于高分子有机化合物基团在合成时容易与氧气中的氧自由基反应，从而降低最终制备产物的品质，因此要通入氮气以排除氧气的干扰。所以，在本步骤中，需要在氮气保护下(例如，在氮气气氛中，或者置于高纯氮气中，或者抽真空，然后通入氮气等)，将聚苯乙烯加热至融化。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述聚苯乙烯可以是废旧聚苯乙烯。例如，所述聚苯乙烯可以是：苯乙烯单体的质量分数达到85％以上的聚苯乙烯或聚苯乙烯废物。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述在氮气保护下时，氮气占总气体分数的95％以上。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第一温度可以是150～160℃。
步骤12，加入马来酸酐，维持预设第二温度并不断搅拌，保持预设第一时长。
在本步骤中，将在融化的聚苯乙烯中加入马来酸酐，维持预设第二温度并不断搅拌，并保持预设第一时长，使其发生阿尔德-狄更斯反应。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述马来酸酐的加入量不低于聚苯乙烯质量的50％。
例如，可选的，所述马来酸酐的加入量为聚苯乙烯质量的85～90％。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第二温度可以是150～160℃。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第一时长可以是8～14小时。
步骤13，降温至预设第三温度，在预设第二时长内均匀加入氨水，然后保持预设第三时长。
在本步骤中，先将温度降低至预设第三温度，然后再缓慢滴加氨水，即在预设第二时长内均匀加入氨水，氨水加入完成后，再保持预设第三时长，使其发生酸酐的开环反应。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述预设第三温度可以是100～110℃。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第二时长不低于3小时。
例如，可选的，所述第二时长可以是5～8小时。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述氨水的浓度不低于20％。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述氨水的加入量不低于马来酸酐质量的80％。
例如，可选的，所述所述氨水的加入量为马来酸酐质量的100～120％。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第三时长不低于5小时。
例如，可选的，所述第三时长可以是6～10小时。
步骤14，升温至预设第四温度，并抽真空进行减压蒸馏，保持预设第四时长。
在本步骤中，将抽真空进行减压蒸馏，并加热至预设第四温度，保持预设第四时长，使其脱水酰胺化。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第四温度可以是120～140℃。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，在进行减压蒸馏时，真空度不低于85％。
例如，可选的，在进行减压蒸馏时，真空度为95％以上。
通过上述的减压蒸馏，可以脱水并去除过量的氨气。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述第四时长不低于3小时。
例如，可选的，所述第四时长可以是6～10小时。
步骤15，降温并加入水，搅拌均匀，配制成溶液。
在本步骤中，将边降温(例如，降低温度到水的沸点以下，以避免液体沸腾)并加入水(或者是将步骤14中的产物加入水中)，然后搅拌均匀，配制成溶液，即可制备得到本发明中的混凝土泵送调节剂。
通过上述的步骤11～15，即可制备得到本发明中的混凝土泵送调节剂。
此外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，在所述步骤11之前，还可以进一步包括：
步骤10，对聚苯乙烯进行预处理。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述对聚苯乙烯进行预处理可以包括：对聚苯乙烯进行清洗、干燥和粉碎操作。
在上述预处理中，进行清洗、干燥等操作的目的是使聚苯乙烯(或废旧聚苯乙烯)中的污物、杂质水分等非聚合物成分的质量之和，降低至总质量的1％以下。进行粉碎操作的目的是便于聚苯乙烯融化。
此外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，在所述步骤12之前，还可以进一步包括：
步骤20，预先融化马来酸酐。
另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述融化马来酸酐的温度可以是90～150℃。
此外，在本发明的技术方案中，还提供了一种使用上述的制备方法得到的混凝土泵送调节剂，所述混凝土泵送调节剂的有效成分的分子结构式为：
Figure BDA0002455835650000061
另外，在本发明的技术方案中，将上述混凝土泵送调节剂的有效成分与水混合，配置成百分比浓度为1～50％的水溶液，即可得到混凝土泵送调节剂。
以下将以几个具体实现方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。
实施例一：
在本实施例中，在氮气保护下，将2吨(t)清洁、干燥的废聚苯乙烯加热至150℃融化，边搅拌边加入1.7t马来酸酐，维持150～160℃并不断搅拌，保持8小时。降温至100℃，缓慢滴加1t浓度为20％的氨水。氨水在5小时的时间内均匀的加完，然后保持10小时。升温至130℃，并抽真空，待真空度达到95MPa时，保持7小时。边降温边入料，将物料加入20t水中，搅拌均匀，配制成溶液，得到本发明中的混凝土泵送调节剂。
实施例二：
在本实施例中，在氮气保护下，将2t清洁、干燥的废聚苯乙烯加热至150℃融化，边搅拌边加入1.5t马来酸酐，维持150～160℃并不断搅拌，保持12小时。降温至100℃，缓慢滴加1t浓度为20％的氨水。氨水在5小时的时间内均匀的加完，然后保持10小时。升温至130℃，并抽真空，待真空度达到95MPa时，保持7小时。边降温边入料，将物料加入20t水中，搅拌均匀，配制成溶液，得到本发明中的混凝土泵送调节剂。
实施例三：
在本实施例中，在氮气保护下，将2t清洁、干燥的废聚苯乙烯加热至150℃融化，边搅拌边加入1.9t马来酸酐，维持150～160℃并不断搅拌，保持7小时。降温至110℃，缓慢滴加1.2t浓度为20％的氨水。氨水在8小时的时间内均匀的加完，然后保持6小时。升温至130℃，并抽真空，待真空度达到95MPa时，保持7小时。边降温边入料，将物料加入20t水中，搅拌均匀，配制成溶液，得到本发明中的混凝土泵送调节剂。
产品性能对比：
在本发明的技术方案中，可以将上述实施例一～三中的混凝土泵送调节剂与现有技术中的一些混凝土保水剂样品进行对比。在进行对比实验时，用于对比的各个样品具有相同的浓度，且所加入的混凝土的条件相同。
对比实验的结果如下表所示：
Figure BDA0002455835650000081
其中，上表中的用量指掺入量与水泥质量的比值。
根据上述的对比实验的结果可知，与现有技术中的对比产品相比，本发明中的混凝土泵送调节剂在混凝土初期的流动性相差不大，经时的保持明显优于国内对比样品；同时，泌水率比也比国内对比样品明显降低，说明本发明中的混凝土泵送调节剂的保水效果优良。
综上所述，在本发明的技术方案中，可以使用回收的废旧聚苯乙烯，将聚苯乙烯融化，并使得融化后的聚苯乙烯与马来酸酐发生阿尔德-狄更斯反应，然后再加入氨水，发生酰胺化反应，使聚苯乙烯形成高吸水树脂。因此，控制羧基化和酰胺化程度，即可使得本发明中的混凝土泵送调节剂对混凝土具有明显的保水作用，从而可以有效地解决现有技术中由于使用人工砂而带来的混凝土离析、泌水、包裹性差的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土泵送调节剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
在氮气保护下，将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化；
加入马来酸酐，维持预设第二温度并不断搅拌，保持预设第一时长；
降温至预设第三温度，在预设第二时长内均匀加入氨水，然后保持预设第三时长；
升温至预设第四温度，并抽真空进行减压蒸馏，保持预设第四时长；
降温并加入水，搅拌均匀，配制成溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将聚苯乙烯加热至预设第一温度融化之前，该方法还包括：
对聚苯乙烯进行预处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加入马来酸酐之前，该方法还包括：
预先融化马来酸酐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述马来酸酐的加入量不低于聚苯乙烯质量的50％；
所述氨水的浓度不低于20％；所述氨水的加入量不低于马来酸酐质量的80％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述马来酸酐的加入量为聚苯乙烯质量的85～90％；
所述所述氨水的加入量为马来酸酐质量的100～120％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一温度和第二温度为150～160℃；
所述预设第三温度为100～110℃；
所述第四温度为120～140℃；
所述第一时长为8～14小时；
所述第二时长不低于3小时；
所述第三时长不低于5小时；
所述第四时长不低于3小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第二时长为5～8小时；
所述第三时长为6～10小时；
所述第四时长为6～10小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在进行减压蒸馏时，真空度为95％以上。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在氮气保护下时，氮气占总气体分数的95％以上。
10.一种使用如权利要求1～9中任意一项制备方法制备得到的混凝土泵送调节剂，其特征在于，所述混凝土泵送调节剂的有效成分的分子结构式为：
Figure FDA0002455835640000021
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