CN114163160B - 一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂及其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土加工领域，具体公开了一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂及其制备方法及其应用。搅拌站洗车废浆的活性保持剂包括缓凝剂及螯合剂；缓凝剂包括以下质量份数的组分：葡萄糖酸钠10份；白糖3.2‑3.6份；柠檬酸1.1‑1.5份；酒石酸2.1‑2.5份；木质素磺酸钠0.9‑1.3份；螯合剂包括以下质量份数的组分：聚丙烯酸10份；水解聚马来酸酐1.1‑1.5份；羟基乙叉二膦酸2.2‑2.6份；二乙烯三胺五甲叉膦酸1.5‑1.9份；缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01‑2。本发明具有提高废浆水中水泥的利用率的优点。

Description

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂及其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及混凝土加工领域，尤其是涉及一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂及其制备方法及其应用。

背景技术

混凝土是现代建筑材料之一，主要通过混凝土搅拌站生产，混凝土搅拌站通过搅拌罐将混凝土的各种原料拌合均匀后，通过混凝土搅拌车进行运输，由于混凝土在一定时间后会由于水泥水化而凝固，因此，混凝土搅拌车每次运输完毕后，需要马上进行冲洗，以减少混凝土在搅拌车罐体内结块，减少对搅拌车的损伤及搅拌车运输空间的缩减，因此，混凝土搅拌站会产生大量的废浆水，废浆水中还有水泥、骨料等，若直接排放，会结块，对环境造成污染，因此需要将废浆水进行处理，且由于水泥的生产会导致环境的污染，若能把废浆水中的水泥充分再利用，可有效减少水泥消耗，从而减少水泥生产量，减少环境污染。

通常，废浆水需要通过一级、二级沉淀，将废浆水中的骨料即砂、石等杂质与水泥浆分离，水泥浆含水量大，且经过处理后，较为纯净，可充当混凝土原料中的水来利用，但是由于水泥与水接触后，会发生水化反应，而沉淀等处理所需时间较长，水泥在处理过程中已经发生水化反应，通常，废浆水经过6h左右，水泥就水化得比较充分，因此，为了避免结块，在沉淀之后的处理步骤中，通常采用搅拌的方式，以避免水泥结块，但其实际上只是将水泥胶体打散，以避免水泥形成块状，但废浆水中的水泥实际上已经发生水化，经实验发现，若根据废浆水浓度替换掉混凝土配方中的部分水泥，会使得混凝土强度下降，若只替换混凝土中的水，混凝土的强度无明显变化，证明废浆水中的水泥虽然没有结块，但实质上已经水化程度较高，无法在新形成的混凝土中充当胶凝材料，使得废浆水虽然可以再利用，但实际上废浆水中的水泥利用率较低，难以达到通过再利用废浆水以减少水泥消耗的效果，因此，还有改善空间。

发明内容

为了提高废浆水中水泥的利用率，本申请提供一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂及其制备方法及其应用。

第一方面，本申请提供一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，采用如下的技术方案：

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，包括缓凝剂及螯合剂；

所述缓凝剂包括以下质量份数的组分：

葡萄糖酸钠10份；

白糖3.2-3.6份；

柠檬酸1.1-1.5份；

酒石酸2.1-2.5份；

木质素磺酸钠0.9-1.3份；

所述螯合剂包括以下质量份数的组分：

聚丙烯酸10份；

水解聚马来酸酐1.1-1.5份；

羟基乙叉二膦酸2.2-2.6份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸1.5-1.9份；

所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01-2。

优选的，包括缓凝剂及螯合剂；

所述缓凝剂包括以下质量份数的组分：

葡萄糖酸钠10份；

白糖3.3-3.5份；

柠檬酸1.2-1.4份；

酒石酸2.2-2.4份；

木质素磺酸钠1-1.2份；

所述螯合剂包括以下质量份数的组分：

聚丙烯酸10份；

水解聚马来酸酐1.2-1.4份；

羟基乙叉二膦酸2.3-2.5份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸1.6-1.8份；

所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01-2。

通过采用上述技术方案，通过葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠以特定比例配合，可以有效阻碍水泥水化反应，在水泥颗粒表面形成复杂的保护层，能有效减缓水泥与水接触，并且使得该保护层还能起到抑制水化反应正向进行的效果，使得缓凝时间较长，使得废浆水在完成处理步骤后，废浆水中的水泥仍未进行大量水化反应，使得废浆水中的水泥可在制备混凝土时作为胶凝材料，使得水泥得到了充分利用，有效减少水泥消耗，减少环境污染。

另外，配合搅拌操作时，水泥颗粒更易被切分并由于缓凝剂形成的保护层有很强的自我修复作用，使得水泥颗粒被分切后快速形成完整的保护层，使得废浆水中的水泥颗粒粒径更小，不易存在大颗粒水泥颗粒内部发生剧烈水化反应的情况。

配合螯合剂的加入，能吸附废浆水中游历在水中的金属离子，减缓金属离子对水泥水化反应的促进作用，与缓凝剂配合，更好地延长缓凝时间，使得废浆水的运转周期可达2-3天，拥有充分的时间完成废浆水的处理与掺用。

其中，螯合剂采用聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸的配合，使得捕捉金属离子的种类较广，捕捉金属离子的能力较强，使得废浆水中的游离金属离子浓度极低，降低金属离子对水泥水化反应的促进作用的效果较佳。

优选的，所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：1-2。

通过采用上述技术方案，由于废浆浓度的不同，废浆组成成分存在差异，当废浆浓度为15-20％时，缓凝剂与螯合剂采用1：1-2的特定比例配合，使得抑制水中金属离子促进水化反应的效果更佳，而此时由于废浆浓度低，水含量高，使得废浆中含有大量的游离金属离子，在废浆体系中，金属离子与水化反应速度的影响较重，因此螯合剂用量较大，缓凝剂用量较少，以对15-20％浓度的废浆具有较好的缓凝效果。

优选的，所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.2-0.8。

通过采用上述技术方案，当废浆浓度为20-40％时，缓凝剂与螯合剂采用1：0.2-0.8的特定比例配合，使得抑制水中金属离子促进水化反应的效果以及延缓水泥水化反应速度的效果较为均衡，此废浆浓度下，水中的金属离子对水泥水化速度的影响相对降低，水泥自身水化反应对水化速度的影响相对增加，因此螯合剂用量较低，缓凝剂用量较高，以达到较好的缓凝效果，使得缓凝时间较长。

优选的，所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01-0.06。

通过采用上述技术方案，当废浆浓度在50％以上时，由于废浆中水含量较低，游离的金属离子较少，而水泥含量较高，影响水化速度的因素主要在于水泥与水接触发生水化反应，因此，高含量的缓凝剂能有效阻碍水泥于水接触，并抑制水化反应进行，对于该浓度下的废浆具有较好的缓凝效果，使得缓凝时间较长。

第二方面，本申请提供一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂的制备方法，采用如下的技术方案：

一种上述的搅拌站洗车废浆的活性保持剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，制备缓凝剂：

将葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠混合均匀，获得缓凝剂；

步骤2)，制备螯合剂：

将聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸混合均匀，获得螯合剂；

步骤3)，制备活性保持剂：

将缓凝剂与螯合剂混合均匀，获得搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

通过采用上述技术方案，通过先将缓凝剂、螯合剂单独制得后再将缓凝剂、螯合剂混合，更便于配置得到缓凝剂与螯合剂的各种不同比例下的产品，使得生产操作十分方便。

优选的，所述步骤1)中，混合时，采用10-15r/min，搅拌15-20min；所述步骤2)中，混合式，采用8-12r/min，搅拌15-20min。

通过采用上述技术方案，通过低速长时间搅拌，保证混凝均匀性的同时减少有害气泡生成，使得产品质量较佳。

第三方面，本申请提供一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂的应用，采用如下的技术方案：

一种上述的搅拌站洗车废浆的活性保持剂的应用，将搅拌站洗车废浆的活性保持剂投入废浆水中混合均匀，每吨废浆水中投入0.9-1.1kg搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

通过采用上述技术方案，通过特定的投入量，即可实现较好的缓凝效果，缓凝时间达2-3天，足以满足废浆水流转所需，且对后续掺用后制得的混凝土的强度无明显负面影响。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠以特定比例配合，可以有效阻碍水泥水化反应，在水泥颗粒表面形成复杂的保护层，能有效减缓水泥与水接触，并且使得该保护层还能起到抑制水化反应正向进行的效果，使得缓凝时间较长，使得废浆水在完成处理步骤后，废浆水中的水泥仍未进行大量水化反应，使得废浆水中的水泥可在制备混凝土是作为胶凝材料，使得水泥得到了充分利用，有效减少水泥消耗，减少环境污染。

2、本申请中优通过选螯合剂采用聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸的配合，使得捕捉金属离子的种类较广，捕捉金属离子的能力较强，使得废浆水中的游离金属离子浓度极低，降低金属离子对水泥水化反应的促进作用的效果较佳。

3、本申请的方法，通过先将缓凝剂、螯合剂单独制得后再将缓凝剂、螯合剂混合，更便于配置得到缓凝剂与螯合剂的各种不同比例下的产品，使得生产操作十分方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例、应用例、对比例、实验例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

原料	来源信息
		葡萄糖酸钠	山东芊芊化工科技有限公司
白糖	济南汇盛化工有限公司
		柠檬酸	济宁蓝星化工有限公司，一水柠檬酸
酒石酸	江苏采薇生物科技有限公司
		木质素磺酸钠	济南弘文化工有限公司
聚丙烯酸	广东云星生物技术有限公司
		水解聚马来酸酐	山东昌耀新材料有限公司
羟基乙叉二膦酸	山东普尼奥水处理科技有限公司
		二乙烯三胺五甲叉膦酸	宜兴市文成化工有限公司
水泥	华新水泥，P.C.45.5
		粉煤灰	灵寿县盛运矿产品加工厂，一级粉煤灰
砂	灵寿县振河矿产品加工厂，70目
		石	石家庄驰霖矿产品有限公司，平均粒径25mm
减水剂	河南铂瑞化工有限公司，萘系减水剂

实施例1

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，包括缓凝剂及螯合剂。

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：1。

缓凝剂包括以下组分：

葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠。

实施例1-5中，缓凝剂的各组分的具体投入量(单位kg)详见表2。

表2

螯合剂包括以下组分：

聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸。实施例1-5中，缓凝剂的各组分的具体投入量(单位kg)详见表3。

表3

实施例1-5中，搅拌站洗车废浆的活性保持剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1)，制备缓凝剂：

将葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠投入A搅拌釜中，转速10r/min，搅拌20min，混合均匀，获得缓凝剂。

步骤2)，制备螯合剂：

将聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸投入B搅拌釜中，转速8r/min，搅拌20min，混合均匀，获得螯合剂。

步骤3)，制备活性保持剂：

将缓凝剂与螯合剂投入C搅拌釜中，转速5r/min，搅拌30min，混合均匀，获得搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

实施例6

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，与实施例3相比，区别仅在于：

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：2。

实施例7

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，与实施例3相比，区别仅在于：

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.2。

实施例8

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，与实施例3相比，区别仅在于：

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.8。

实施例9

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，与实施例3相比，区别仅在于：

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01。

实施例10

一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，与实施例3相比，区别仅在于：

缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.06。

应用例1

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，包括以下步骤：

步骤01)，收集废浆水至一级沉淀池。

步骤02)，第一沉淀池表面废浆水流入二级沉淀池。

步骤03)，第二沉淀池表面废浆水流入泥浆搅拌池。

步骤04)，当泥浆搅拌池中手机的废浆水达到20吨时，停止废浆水流入，检测泥浆搅拌池中废浆水浓度，根据浓度选择对应的搅拌站洗车废浆的活性保持剂并投入泥浆搅拌池中，搅拌站洗车废浆的活性保持剂的投入量为每吨废浆水投入1kg搅拌站洗车废浆的活性保持剂，转速60r/min，搅拌30min，获得成品浆水。

步骤05)，将成品浆水排入成品浆水搅拌池中，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕。

本应用例中，泥浆浓度为20％。

本应用例中，采用实施例1的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例2

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：

本应用例中，采用实施例2的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例3

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，采用实施例3的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例4

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，采用实施例4的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例5

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，采用实施例5的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例6

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，采用实施例6的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例7

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，泥浆浓度为40％。

本应用例中，采用实施例7的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例8

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，泥浆浓度为40％。

本应用例中，采用实施例8的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例9

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，泥浆浓度为60％。

本应用例中，采用实施例9的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

应用例10

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，泥浆浓度为60％。

本应用例中，采用实施例10的搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

对比例1

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，与应用例1相比，区别仅在于：本应用例中，泥浆浓度为20％。

本应用例中，搅拌站洗车废浆的活性保持剂替换为市售的缓凝剂。

对比例2

一种搅拌站洗车废浆的处理方法，包括以下步骤：

步骤01)，收集废浆水至一级沉淀池。

步骤02)，第一沉淀池表面废浆水流入二级沉淀池。

步骤03)，第二沉淀池表面废浆水流入泥浆搅拌池。

步骤04)，当泥浆搅拌池中手机的废浆水达到20吨时，停止废浆水流入，转速60r/min，搅拌30min，获得成品浆水。

步骤05)，将成品浆水排入成品浆水搅拌池中，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕。

本应用例中，泥浆浓度为20％。

实验例1

一种混凝土拌和料，包括以下质量的组分：

水10kg、水泥21.4kg、粉煤灰2.9kg、砂48.4kg、石64.1kg、减水剂0.34kg。

混凝土拌和料的制备方法如下：

将水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌釜中，转速30r/min，搅拌3min，投入水、减水剂，转速60r/min，搅拌5min，获得混凝土拌和料。

实验例2

一种混凝土拌和料，包括以下质量的组分：

成品浆水12.5kg、水泥18.9kg、粉煤灰2.9kg、砂48.4kg、石64.1kg、减水剂0.34kg。

混凝土拌和料的制备方法如下：

将水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌釜中，转速30r/min，搅拌3min，投入成品浆水、减水剂，转速60r/min，搅拌5min，获得混凝土拌和料。

本实验例中，成品浆水采用应用例1处理得到的成品浆水。

实验例3

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用应用例2处理得到的成品浆水。

实验例4

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用应用例3处理得到的成品浆水。

实验例5

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用应用例4处理得到的成品浆水。

实验例6

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用应用例5处理得到的成品浆水。

实验例7

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用应用例6处理得到的成品浆水。

实验例8

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

成品浆水质量为16.67kg、水泥质量为14.73kg。

本实验例中，成品浆水采用应用例7处理得到的成品浆水。

实验例9

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

成品浆水质量为16.67kg、水泥质量为14.73kg。

本实验例中，成品浆水采用应用例8处理得到的成品浆水。

实验例10

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

成品浆水质量为25kg、水泥质量为6.4kg。

本实验例中，成品浆水采用应用例9处理得到的成品浆水。

实验例11

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

成品浆水质量为25kg、水泥质量为6.4kg。

本实验例中，成品浆水采用应用例10处理得到的成品浆水。

实验例12

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用对比例1处理得到的成品浆水。

实验例13

一种混凝土拌和料，与实验例2相比，区别仅在于：

本实验例中，成品浆水采用对比例2处理得到的成品浆水。

实验1

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各实实验例制备的混凝土拌和料制得的混凝土试样的7天抗压强度、28天抗压强度、28天劈裂抗拉强度。

实验1的具体检测数据详见表4。

表4

根据表2中实验例1与实验例2-11的数据对比可得，当采用了搅拌站洗车废浆的活性保持剂后，采用成品浆水代替部分水泥，对制得的混凝土的强度无明显负面影响，性能与采用水泥与清水所制得的混凝土十分相近，证明成品浆水中的水泥颗粒在掺入生产前还未完全水化，其在掺入混凝土拌和料中后才开始发生水化反应，使得成品浆水中的水泥颗粒起到了胶结的作用，有效替代干净水泥，减少水泥浪费，降低水泥消耗，减少环境污染。

根据表2中实验例1与实验例12-13的数据对比可得，当采用市售的缓凝剂或不加入任何助剂时，采用成品浆水代替部分水泥，对制得的混凝土的强度具有明显的负面影响，性能与采用水泥与清水所制得的混凝土相比有较大的下降，证明成品浆水中的水泥颗粒在掺入生产前(即前期处理的过程中)实际上已经完成水化反应，这部分的水泥颗粒加入混凝土中仅能起到填料的作用，而无法起到胶结的效果，因此，对混凝土强度的提升贡献较少，导致制得的混凝土的强度明显下降。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂，其特征在于：包括缓凝剂及螯合剂；

所述缓凝剂由以下质量份数的组分组成：

葡萄糖酸钠10份；

白糖3.4份；

柠檬酸1.3份；

酒石酸2.3份；

木质素磺酸钠1.1份；

所述螯合剂由以下质量份数的组分组成：

聚丙烯酸10份；

水解聚马来酸酐1.3份；

羟基乙叉二膦酸2.4份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸1.7份；

所述缓凝剂与螯合剂的质量比例为1：0.01。

2.一种根据权利要求1所述的搅拌站洗车废浆的活性保持剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），制备缓凝剂：

将葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸、木质素磺酸钠混合均匀，获得缓凝剂；

步骤2），制备螯合剂：

将聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸混合均匀，获得螯合剂；

步骤3），制备活性保持剂：

将缓凝剂与螯合剂混合均匀，获得搅拌站洗车废浆的活性保持剂。

3.根据权利要求2所述的一种搅拌站洗车废浆的活性保持剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，混合时，采用10-15r/min，搅拌15-20min；所述步骤2）中，混合时，采用8-12r/min，搅拌15-20min。

4.一种根据权利要求1所述的搅拌站洗车废浆的活性保持剂的应用，其特征在于：将搅拌站洗车废浆的活性保持剂投入废浆水中混合均匀，每吨废浆水中投入0.9-1.1kg搅拌站洗车废浆的活性保持剂。