CN114873947B - 一种保坍混凝土减水剂及其制备方法 - Google Patents

一种保坍混凝土减水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种保坍混凝土减水剂及其制备方法，该减水剂包括如下重量份原料：支化改性减水剂80‑90份、小分子聚合物2‑3份、保坍助剂8‑9份、水60‑80份；在制备减水剂的过程中，引入支化单体进行支化改性，可以抑制早期氢氧化钙的生成，填充了空隙，增强力学强度。同时，利用了膦酸基强吸附能力，有效降低体系塑性黏度，减少对减水剂和拌合水的吸附，提高分散性能和降低混凝土黏度利用磷酸基的缓凝作用，延缓水泥水化过程，表现出长时间的流动保持能力。接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，释放出具有分散作用的多羧酸，控制坍落度损失。

Description

一种保坍混凝土减水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体地，涉及一种保坍混凝土减水剂及其制备方法。
背景技术
混凝土减水剂是目前用量最大、应用最广的混凝土外加剂。它的作用是可以明显减少拌和混凝土时所加入的水量，同时大幅度提高混凝土新拌时的流动性能和硬化后的强度，从而提高工程的质量。
传统的减水剂如聚酯型和聚醚型减水剂仍然存在水灰比高，混凝土流动度低，密实程度小、水泥用量大、混凝土的强度和耐久性差的不足。还存在因减水剂用量较大、保坍能力不强而不能充分体现其优良减水性能的问题。
聚羧酸类减水剂具有掺量低、减水率高，与水泥等其他原料相容性好，分散保持性能和坍落度保持性能好的优点。但是，传统聚羧酸系减水剂对骨料中的含泥量非常敏感，表现为随着含泥量的增加，聚羧酸系减水剂的分散性能和分散性保持性能明显降低，导致混凝土的工作性大幅下降。增大聚羧酸系减水剂掺量，虽有所提高混凝土初始流动性，但混凝土损失过快，影响保坍性能。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种保坍混凝土减水剂及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种保坍混凝土减水剂，包括如下重量份原料：
支化改性减水剂80-90份、小分子聚合物2-3份、保坍助剂8-9份、水60-80份；
进一步地，支化改性减水剂通过如下步骤制备：
步骤S11、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)和去离子水混合，设置温度为60℃，加入马来酸酐，搅拌10min，加入单体a、单体b、单体c和过硫酸铵，滴加结束后，升温至75℃，加入支化单体，加完后，保持温度不变，保温反应4h；得到聚合产物；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、单体a、单体b、单体c在过硫酸铵的作用下，发生自由基聚合反应，然后与支化单体发生接枝，得到聚合产物；
步骤S12、在氮气保护条件下，将步骤S11中得到的聚合产物和二氯甲烷混合，加入三甲基溴硅烷，在温度为20℃条件下，搅拌反应5h，搅拌结束后，加入去离子水，静置，保留有机相，减压浓缩，除去溶剂，得到支化改性减水剂。得到的聚合产物中含有的膦酸酯基团，在三甲基溴硅烷的作用下发生水解，得到膦酸基团，能够降低泥土对减水剂和水的吸附，有利于水泥颗粒分散和稳定，提高流动性，从而在一定程度上达到降低混凝土黏度的目的，膦酸基团能与更多的Ca2+离子配位，其络合吸附能力大大强于羧基。延缓水化过程，降低水化热。减少减水剂对含泥量的敏感。
进一步地，单体a为丙烯酸，单体b为乙烯基膦酸二乙酯，单体c为甲基丙烯磺酸钠。
进一步地，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、单体a、单体b和单体c用量比摩尔为1：0.6：1.6：1.2：0.8；过硫酸铵的添加量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚质量的0.4％，支化单体的添加量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚质量的40％。
进一步地，步骤S12中聚合产物和三甲基溴硅烷的用量质量比为20：1。
进一步地，支化单体通过如下步骤制备：
步骤S21、将衣康酸和甲苯混合，加入卡斯特催化剂，搅拌30min，然后加入四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应48h，反应结束后减压浓缩除去溶剂，得到羧基单体；
步骤S22、在氮气保护条件下，将羧基单体和N,N-二甲基乙酰胺混合，加入三乙醇胺和对甲苯磺酸，在140℃条件下反应6h，得到支化单体。
进一步地，步骤S21中衣康酸、四甲基二硅氧烷和卡斯特催化剂的用量比为0.02mol：0.01mol：0.4mL；
步骤S22中羧基单体、三乙醇胺和对甲苯磺酸的用量质量比为26：29：1。
进一步地，小分子聚合物为PEG400、PEG600中的一种。
进一步地，保坍助剂为木质素硫酸钠。
一种保坍混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：
按重量份计，将80-90份支化改性减水剂、2-3份小分子聚合物、8-9份保坍助剂、60-80份水混合，得到一种保坍混凝土减水剂。
本发明的有益效果：
针对现有技术中聚羧酸系减水剂具有吸附量大、吸附速度快的特点，导致混凝土液态中减水剂的残余量非常少，从而使混凝土的流动性急剧降低且导致其经时损失过大的问题，本发明在制备减水剂的过程中，引入支化单体进行支化改性，可以抑制早期氢氧化钙的生成，填充了空隙，增强力学强度。同时，利用了膦酸基强吸附能力，有效降低体系塑性黏度，减少对减水剂和拌合水的吸附，提高分散性能和降低混凝土黏度利用磷酸基的缓凝作用，延缓水泥水化过程，表现出长时间的流动保持能力。接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，释放出具有分散作用的多羧酸，控制坍落度损失。
原料中加入了小分子聚合物，可以与黏土的表面以及层间发生吸附，该吸附优于羧酸型减水剂，减少羧酸型减水剂的负面影响。保坍助剂具有一定引气效果，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的黏度，对混凝土具有一定的保坍性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备支化单体：
步骤S21、将衣康酸和甲苯混合，加入卡斯特催化剂，搅拌30min，然后加入四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应48h，反应结束后减压浓缩除去溶剂，得到羧基单体；衣康酸、四甲基二硅氧烷和卡斯特催化剂的用量比为0.02mol：0.01mol：0.4mL；
步骤S22、在氮气保护条件下，将羧基单体和N,N-二甲基乙酰胺混合，加入三乙醇胺和对甲苯磺酸，在140℃条件下反应6h，得到支化单体。羧基单体、三乙醇胺和对甲苯磺酸的用量质量比为26：29：1。
实施例2
制备支化改性减水剂：
步骤S11、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去离子水混合，设置温度为60℃，加入马来酸酐，搅拌10min，加入丙烯酸、乙烯基膦酸二乙酯、单体c和过硫酸铵，滴加结束后，升温至75℃，加入实施例1制得的支化单体，加完后，保持温度不变，保温反应4h；得到聚合产物；甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、丙烯酸、乙烯基膦酸二乙酯和甲基丙烯磺酸钠用量比摩尔为1：0.6：1.6：1.2：0.8；过硫酸铵的添加量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚质量的0.4％，支化单体的添加量为甲基烯丙基聚氧乙烯醚质量的40％。
步骤S12、在氮气保护条件下，将步骤S11中得到的聚合产物和二氯甲烷混合，加入三甲基溴硅烷，在温度为20℃条件下，搅拌反应5h，搅拌结束后，加入去离子水，静置，保留有机相，减压浓缩，除去溶剂，得到支化改性减水剂。聚合产物和三甲基溴硅烷的用量质量比为20：1。
实施例3
一种保坍混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：
按重量份计，将80份实施例2制得的支化改性减水剂、2份PEG400、8份木质素硫酸钠、60份水混合，得到一种保坍混凝土减水剂。
实施例4
一种保坍混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：
按重量份计，将85份实施例2制得的支化改性减水剂、2份PEG400、8份木质素硫酸钠、70份水混合，得到一种保坍混凝土减水剂。
实施例5
一种保坍混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：
按重量份计，将90份实施例2制得的支化改性减水剂、3份PEG600、9份木质素硫酸钠、80份水混合，得到一种保坍混凝土减水剂。
对比例1
与实施例2相比，不添加支化单体，其余原料及制备过程保持不变。
对比例2
与实施例2相比，不添加乙烯基膦酸二乙酯和支化单体，其余原料及制备过程保持不变。
对比例3
将实施例4中的支化改性减水剂换成对比例1制得的样品，其余原料及制备过程保持不变。
对比例4
将实施例4中的支化改性减水剂换成对比例2制得的样品，其余原料及制备过程保持不变。
参照GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》测定水泥的净浆流动度，水灰比为0.25，减水剂的掺量为0.15％(以水泥用量质量计，折固)；水泥为P.042.5；
按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。
表1
Figure BDA0003621109200000061
从上表1可知，本发明制得的保坍混凝土减水剂具有良好的保坍效果，且作用效果稳定。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种保坍混凝土减水剂，其特征在于，包括如下重量份原料：
支化改性减水剂80-90份、小分子聚合物2-3份、保坍助剂8-9份、水60-80份；
所述支化改性减水剂通过如下步骤制备：
步骤S11、甲基烯丙基聚氧乙烯醚和去离子水混合，设置温度为60℃，加入马来酸酐，搅拌10min，加入单体a、单体b、单体c和过硫酸铵，滴加结束后，升温至75℃，加入支化单体，加完后，保持温度不变，保温反应4h；得到聚合产物；所述单体a为丙烯酸、单体c为甲基丙烯磺酸钠、单体b为乙烯基膦酸二乙酯；
步骤S12、在氮气保护条件下，将聚合产物和二氯甲烷混合，加入三甲基溴硅烷，在温度为20℃条件下，搅拌反应5h，得到支化改性减水剂；
所述支化单体通过如下步骤制备：
步骤S21、将衣康酸和甲苯混合，加入卡斯特催化剂，搅拌30min，然后加入四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应48h，反应结束后减压浓缩除去溶剂，得到羧基单体；
步骤S22、在氮气保护条件下，将羧基单体和N,N-二甲基乙酰胺混合，加入三乙醇胺和对甲苯磺酸，在140℃条件下反应6h，得到支化单体；
所述小分子聚合物为PEG400、PEG600中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种保坍混凝土减水剂，其特征在于，保坍助剂为木质素硫酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种保坍混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量份计，将支化改性减水剂、小分子聚合物、保坍助剂和水混合，得到一种保坍混凝土减水剂。
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