CN114292046B - 一种纳米改性有机无机复合触变外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米改性有机无机复合触变外加剂及其制备方法，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑5.0‑25.0份、聚乙二醇0.01‑0.08份、聚乙烯醇0.02‑0.08份、纤维素醚5.0‑30.0份、温伦胶0‑5.0份、定优胶0‑5.0份、文莱胶0‑5.0份，余量为水。在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨30‑360min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨5‑10min后制备而成。本发明可以有效提升新拌砂浆或混凝土触变性。

Description

一种纳米改性有机无机复合触变外加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料生产与应用技术领域，特别涉及一种纳米改性有机无机复合触变外加剂及其制备方法。
背景技术
在商品砂浆、机喷砂浆、透水混凝土、混凝土3D打印等技术领域，为调整控制水泥砂浆或混凝土的流变性能，通常需要在砂浆或混凝土拌合物中掺加有机增稠剂，如纤维素醚、温伦胶、定优胶、文莱胶等，或无机增稠剂，如硅溶胶等，这些增稠剂可有效提高新拌砂浆或混凝土的稠度，但在提高新拌砂浆或新拌混凝土拌合物的触变性方面效果较差。同时，采用有机增稠剂时，通常其掺量较小，在工业生产中，若需要精确掺加，需配备高精度的计量设备，这导致生产设备方面的投入很大，且掺量较小时，其在砂浆或混凝土拌合物中搅拌的均匀性也较差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种纳米改性有机无机复合触变外加剂及其制备方法。本发明可以有效提升新拌砂浆或混凝土触变性。
本发明的技术方案：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑5.0-25.0份、聚乙二醇0.01-0.08份、聚乙烯醇0.02-0.08份、纤维素醚5.0-30.0份、温伦胶0-5.0份、定优胶0-5.0份、文莱胶0-5.0份，余量为水。
上述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土10.0-25.0份、聚乙二醇0.02-0.05份、聚乙烯醇 0.02-0.05份、纤维素醚10.0-25.0份、温伦胶0-3.0份、定优胶0-3.0 份、文莱胶0-3.0份，余量为水。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土15份、聚乙二醇0.02份、聚乙烯醇0.05份、纤维素醚22份、温伦胶2份、定优胶2份、文莱胶3份，余量为水。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，所述聚乙二醇的平均分子量在2000-8000之间。
前述的所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，所述聚乙二醇的平均分子量为6000。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，所述聚乙烯醇的分子量为2.5万～3.5万。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，所述聚乙烯醇的分子量为2.8万。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中一种或多种的组合。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法，在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 30-360min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨5-10min后制备而成。
前述的纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法，在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨90min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨8.5min 后制备而成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在常用有机增稠剂中引入废弃加气混凝土碎屑，利用其中所含托勃莫来石的纳米板状特性，制备得到有机无机复合触变外加剂，在加入新拌砂浆或混凝土时，可有效提升新拌砂浆或混凝土触变性；
(2)本发明通过引入聚乙二醇和聚乙烯醇作为有机-无机杂化改性剂，实现对托勃莫来石的有机化纳米改性处理，提升托勃莫来石的纳米片层状特性及其与有机增稠剂之间的相容性与分散均匀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑10份、聚乙二醇0.02份、聚乙烯醇0.02 份、纤维素醚15份、温伦胶3份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为2000。所述聚乙烯醇的分子量为2.5万。所述纤维素醚为甲基纤维素。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 120min，再依次加入纤维素醚和温伦胶，继续球磨5min后制备而成。
将实施例1中制备得到的触变外加剂按2.0％的掺量用于制备高触变性水泥净浆，水泥净浆水灰比为0.40。对制备得到的水泥净浆，采用Haake流变仪，在剪切速率分别为10s-1和100s-1时，测定其粘度值，两者粘度之比，作为浆体的触变指数。
对比例1为不加增稠剂的水泥净浆，对比例2为直接采用纤维素醚和温伦胶作为增稠剂，其纤维素醚和温伦胶的掺量与实施例1中的纤维素醚和温伦胶掺量相同。对比例3为仅采用加气混凝土碎屑作为无机触变外加剂，未经纳米插层改性处理制备的有机无机复合触变外加剂时制备的水泥净浆，其中纤维素醚和温伦胶、加气混凝土碎屑的用量与实施例1相同。水泥净浆的水灰比和减水剂掺量均相同。其触变指数的测定结果见表1。
实施例 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
触变指数 4.63 2.30 3.69 4.25
表1实施例1与对比例1、对比例2和对比为例3的触变指数测定结果
由表1可见，在纤维素醚和温伦胶基础上进一步复合掺加加气混凝土碎屑，其中的加气混凝土碎屑可进一步提高水泥净浆的触变指数；通过纳米插层改性处理后，水泥净浆触变指数进一步得以提升。
实施例2：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑12份、聚乙二醇0.03份、聚乙烯醇 0.03份、纤维素醚25份、文莱胶5份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为4000。所述聚乙烯醇的分子量为3万。所述纤维素醚为乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，两者的质量分数均为 12.5份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 60min，再依次加入纤维素醚和文莱胶，继续球磨7.5min后制备而成。
实施例3：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑15份、聚乙二醇0.02份、聚乙烯醇 0.05份、纤维素醚22份、温伦胶2份、定优胶2份、文莱胶3份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为6000。所述聚乙烯醇的分子量为2.8万。所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，三者的质量分数依次为10份，5份和7份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 90min，再依次加入纤维素醚、定优胶、温伦胶和文莱胶，继续球磨 8.5min后制备而成。
实施例4：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑18份、聚乙二醇0.05份、聚乙烯醇 0.03份、纤维素醚20份、温伦胶5份、定优胶2份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为8000。所述聚乙烯醇的分子量为2.5万。所述纤维素醚为甲基纤维素，乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素，三者的质量分数依次为5份，5份和10份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 180min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨 10min后制备而成。
实施例5：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑20份、聚乙二醇0.05份、聚乙烯醇 0.04份、纤维素醚18份、温伦胶1.5份、定优胶1.0份、文莱胶4.0 份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为2000。所述聚乙烯醇的分子量为3.5万。所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，三者的质量分数依次为9份，5份和4份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨240min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨 9min后制备而成。
实施例6：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑22.5份、聚乙二醇0.04份、聚乙烯醇0.05份、纤维素醚15份、温伦胶1份、定优胶4份、文莱胶1 份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为6000。所述聚乙烯醇的分子量为2.4万。所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，三者的质量分数依次为4份，5份和6份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 360min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨 6min后制备而成。
实施例7：一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑25份、聚乙二醇0.05份、聚乙烯醇 0.05份、纤维素醚10份、温伦胶3.5份、定优胶5份、文莱胶2份，余量为水。所述聚乙二醇的平均分子量为4000。所述聚乙烯醇的分子量为3.2万。所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合，三者的质量分数依次为2份，2.5份和5.5份。
所述纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法是在高能球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨 220min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨 5min后制备而成。
作为优选方案，申请人将实施例2-6中制备得到的触变外加剂按 2.0％的掺量用于制备高触变性水泥净浆，水泥净浆水灰比为0.40。对制备得到的水泥净浆，采用Haake流变仪，在剪切速率分别为10s-1和100s-1时，测定其粘度值，两者粘度之比，作为浆体的触变指数。
测试结果如表2所示。
Figure BDA0003475140810000071
Figure BDA0003475140810000081
表2实施例2-7的原材料组成、配比、球磨时间及触变指数测定结果
从表2中看出，采用本发明优选的工艺参数配比，可以带来触变指数上升的技术效果，其中实施例3中的优选方案可以达到最优的效果。
综上所述，本发明在常用有机增稠剂中引入废弃加气混凝土碎屑，利用其中所含托勃莫来石的纳米板状特性，制备得到有机无机复合触变外加剂，在加入新拌砂浆或混凝土时，可有效提升新拌砂浆或混凝土触变性；本发明通过引入聚乙二醇和聚乙烯醇作为有机-无机杂化改性剂，实现对托勃莫来石的有机化纳米改性处理，提升托勃莫来石的纳米片层状特性及其与有机增稠剂之间的相容性与分散均匀性。

Claims (8)

1.一种纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：包括如下质量分数的组分：加气混凝土碎屑5.0-25.0份、聚乙二醇0.01-0.08份、聚乙烯醇0.02-0.08份、纤维素醚5.0-30.0份、温伦胶0-5.0份、定优胶0-5.0份、文莱胶0-5.0份，余量为水；
所述聚乙二醇的平均分子量在2000-8000之间；
所述聚乙烯醇的分子量为2.5万～3.5万；
所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法:在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨30-360min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨5-10min后制备而成。
2.根据权利要求1所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：包括如下质量分数的组分：加气混凝土10.0-25.0份、聚乙二醇0.02-0.05份、聚乙烯醇0.02-0.05份、纤维素醚10.0-25.0份、温伦胶0-3.0份、定优胶0-3.0份、文莱胶0-3.0份，余量为水。
3.根据权利要求1所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：包括如下质量分数的组分：加气混凝土15份、聚乙二醇0.02份、聚乙烯醇0.05份、纤维素醚22份、温伦胶2份、定优胶2份、文莱胶3份，余量为水。
4.根据权利要求1所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：所述聚乙二醇的平均分子量为6000。
5.根据权利要求1所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：所述聚乙烯醇的分子量为2.8万。
6.根据权利要求1所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂，其特征在于：所述纤维素醚为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中一种或多种的组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法，其特征在于：在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨30-360min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨5-10min后制备而成。
8.根据权利要求7所述的纳米改性有机无机复合触变外加剂的制备方法，其特征在于：在球磨机中依次加入水、加气混凝土碎屑、聚乙二醇和聚乙烯醇，球磨90min，再依次加入纤维素醚、温伦胶、定优胶和文莱胶，继续球磨8.5min后制备而成。
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