CN114907528A - 一种抗泥母液及其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体公开了一种抗泥母液及其制备方法及其应用，抗泥母液由以下质量份数的组分组成：不饱和聚氧乙烯醚1650‑1750份、丙烯酸酯单体90‑101份、马来酸酐接枝POE 30‑50份、硝酸铈铵3‑6份、双氧水12‑15份、链转移剂23‑28份、还原剂10‑17份、水4100‑4800份。本申请的抗泥母液能很好的适应含泥量较高的环境，在含泥量较高的水泥净浆和混凝土中均具有优异性能，不但起到降低水泥净浆的流动性损失和混凝土的坍落度损失，还在一定程度上提高了混凝土的抗压强度和抗冻等级。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂的技术领域，尤其是涉及一种抗泥母液及其制备方法及其应用。
背景技术
普通混凝土一般以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入外加剂，按照适当比例配合，经过均匀搅拌，密实成型以及养护硬化而成。
随着我国建筑行业的快速发展，砂石的消耗量快速增加，优质的砂石资源较为稀缺，尤其是在一些底材质量较差的地区，砂石含泥量较高的问题日益突出。
砂石骨料中含泥量较高的时候，对外加剂有一定的吸附作用，造成混凝土的坍落度和强度下降明显，甚至还可能引起混凝土开裂，因此还有改善空间。
发明内容
为了克服砂石骨料中含泥量较高给混凝土性能带来的缺陷，本申请提供一种抗泥母液及其制备方法及其应用。
第一方面，本申请提供一种抗泥母液，采用以下技术方案：
一种抗泥母液，由以下质量份数的组分组成：
不饱和聚氧乙烯醚1650-1750份
丙烯酸酯单体90-101份
马来酸酐接枝POE 30-50份
硝酸铈铵3-6份
双氧水12-15份
链转移剂23-28份
还原剂10-17份
水4100-4800份。
上述硝酸铈铵和双氧水引发5碳单体TPEG和丙烯酸酯单体生成活性自由基，进行自由基共聚反应，在此过程中，活性自由基还引发丙烯酸单体、5碳单体TPEG与马来酸酐接枝POE进行接枝反应，上述反应生成的聚羧酸分子量大大提高，空间位阻增强，而不易吸附砂石中的黏土，其在混凝土中的分散性和抗泥保坍性较佳。
本申请制备的抗泥母液在含泥量较高的混凝土中具有掺量低，高减水的特征，与水泥均表现出良好的相容性能，可有效降低混凝土坍落度损失，且对混凝土的流动性、抗压强度具有显著改善效果，对混凝土的抗冻性在一定程度上改善。
优选的，所述不饱和聚氧乙烯醚为5碳单体TPEG，所述马来酸酐接枝POE的添加的质量份数为35-40份。
制备抗泥母液所采用的不饱和聚氧乙烯醚为5碳单体TPEG，马来酸酐接枝POE的添加的质量份数为35-40份时，混凝土的冻融循环等级明显提升，表明此时抗泥母液对提高混凝土抗冻性的效果更加显著。
优选的，所述还原剂由质量份数为8-12份的硫酸亚铁和质量份数为2-5份的维生素C组成。
通过上述比例的硝酸铈铵、双氧水、硫酸亚铁和维生素C组成复合氧化-还原体系，有利于提高聚羧酸的分子量和空间位阻，使抗泥母液在混凝土中的分散性提高，从而进一步有利于抗泥母液在混凝土的各项性能。
优选的，所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或者多种。
优选的，所述丙烯酸酯单体由以下质量份数的组分组成：
丙烯酸-2-羟基乙酯40-44份甲基丙烯酸酯20-24份甲基丙烯酸缩水甘油酯30-33份。
由上述特定比例的丙烯酸-2-羟基抑制、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯制得的抗泥母液在含泥量较高的混凝土中的分散性进一步提高，对降低混凝土的坍落度损失，以及增加混凝土抗压强度的效果十分明显，三天抗压强度可达设计强度的75％以上，七天抗压强度可达设计强度90％以上。
优选的，所述链转移剂为次亚磷酸钠。
采用次亚磷酸钠作为链转移剂，有利于降低含泥砂石中泥土对混凝土流动度的影响，从而表现出较佳的抗泥效果。
第二方面，本申请提供一种抗泥母液的制备方法，采用如下技术方案：
一种抗泥母液的制备方法，包括以下步骤：将不饱和聚氧乙烯醚、链转移剂、马来酸酐接枝POE和占总量为50-60％的去离子水混合，得到A溶液；将丙烯酸酯、硝酸铈铵、双氧水和占总量为20-30％的去离子水混合，得到B溶液；将还原剂和剩余的去离子水混合，得到C溶液，将A溶液和B溶液混合，升温至55-65℃并保温20-30min，接着加入C溶液，在55-65℃保温反应1-1.5h，得到抗泥母液。
上述抗泥母液的制备方法简单，生产耗能低，易于操作，有利于工业化生产和推广。
第三方面，本申请提供提供一种抗泥母液的应用，采用如下技术方案：
一种抗泥母液的应用，将质量百分比为0.5-1.5％的抗泥母液添加至混凝土中。
上述抗泥母液能很好地适应含泥量较高的环境，仅添加占混凝土总质量0.5-1.5％的抗泥母液，混凝土的减水率高达25％以上，上述抗泥母液不含甲醛、不含氯离子，适用于道路、桥梁、水工和地下工程等各种混凝土工程，尤其适用于高性能混凝土的配制，可用于商品混凝土亦可用于现场搅拌。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的抗泥母液能很好的适应含泥量较高的环境，在含泥量较高的水泥净浆和混凝土中均具有优异性能，不但起到降低水泥净浆的流动性损失和混凝土的坍落度损失，还在一定程度上提高了混凝土的抗压强度和抗冻等级。
2、制备抗泥母液所采用的不饱和聚氧乙烯醚为5碳单体TPEG，马来酸酐接枝POE的添加的质量份数为35-40份时，混凝土的冻融循环等级明显提升，表明此时抗泥母液对提高混凝土抗冻性的效果更加显著。
3、由上述特定比例的丙烯酸-2-羟基抑制、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯制得的抗泥母液在含泥量较高的混凝土中的分散性进一步提高，对降低混凝土的坍落度损失，以及增加混凝土抗压强度的效果十分明显，三天抗压强度可达设计强度的75％以上，七天抗压强度可达设计强度90％以上。
具体实施方式
以下为各实施例以及对比例中所采用的原料均可通过市售得到。其中马来酸酐接枝POE购买自东莞市塑大塑胶原料有限公司，牌号为VA-1202。5碳单体TPEG购买自，长沙加美乐素化工有限公司。
实施例1
一种抗泥母液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备A溶液、B溶液和C溶液：
将1650g5碳单体TPEG、30g马来酸酐接枝POE、23g次亚磷酸钠和2050g去离子水混合，得到A溶液。
将61g甲基丙烯酸酯、3g硝酸铈铵、12g双氧水和1230g去离子水混合，得到B溶液，将40g丙烯酸-2-羟基乙酯、2g维生素C、8g硫酸亚铁和820g的去离子水混合，得到C溶液。
步骤2，将A溶液和B溶液混合，升温至55℃并保温30min，接着加入C溶液，继续在55℃保温1h，得到抗泥母液。
实施例2
一种抗泥母液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备A溶液、B溶液和C溶液：
将1750g5碳单体TPEG、50g马来酸酐接枝POE、28g次亚磷酸钠和2880g的去离子水混合，得到A溶液。
将50g甲基丙烯酸酯、6g硝酸铈铵、15g双氧水和960g去离子水混合，得到B溶液。
将50g丙烯酸-2-羟基乙酯、12g硫酸亚铁、5g维生素C和960g去离子水混合，得到C溶液。
步骤2，将A溶液和B溶液混合，升温至65℃并保温20min，接着加入C溶液，继续在65℃保温1.5h，得到抗泥母液。
实施例3
一种抗泥母液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备A溶液、B溶液和C溶液：
将1700g5碳单体TPEG、40g马来酸酐接枝POE、25g次亚磷酸钠和2475g的去离子水混合，得到A溶液。
将51g甲基丙烯酸酯、4g硝酸铈铵、13g双氧水和1125g去离子水混合，得到B溶液。
将50g丙烯酸-2-羟基乙酯、10g硫酸亚铁、3g维生素C和900g的去离子水混合，得到C溶液。
步骤2，将A溶液和B溶液混合，升温至60℃并保温25min，接着加入C溶液，继续在60℃保温1.2h，得到抗泥母液。
实施例4
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，A溶液中马来酸酐接枝POE的添加量为35g。
实施例5
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，B溶液由20g甲基丙烯酸酯、30g甲基丙烯酸缩水甘油酯、4g硝酸铈铵、13g双氧水和占去离子水总质量15％的去离子水组成。
C溶液由40g丙烯酸-2-羟基乙酯、10g硫酸亚铁、3g维生素C和剩余的去离子水组成。
实施例6
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，B溶液由25g甲基丙烯酸酯、30g甲基丙烯酸缩水甘油酯、4g硝酸铈铵、13g双氧水和占去离子水总质量15％的去离子水组成。
C溶液由40g丙烯酸-2-羟基乙酯、10g硫酸亚铁、3g维生素C和剩余的去离子水组成。
对比例1
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，采用5碳单体TPEG等量替换马来酸酐接枝POE。
对比例2
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，马来酸酐接枝POE的添加量为55g。
对比例3
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，马来酸酐接枝POE的添加量为25g。
对比例4
一种抗泥母液的制备方法，与实施例3的区别仅在于：步骤1中，硝酸铈铵的添加量为10g，双氧水的添加量为7g。
实验1
水泥净浆流动度测试
根据国家标准GB/T 8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》进行水泥净浆流动度测试，其中水泥采用海螺P·O42.5R水泥，水泥用量为300g，水用量为87g，水灰比为0.29，抗泥母液掺量为1.935g，黏土掺量为7.74g，黏土为膨润土。采用流动度表示水泥净浆流动度，测试水泥净浆初始以及1h的流动度，并通过计算流动度变化值表示水泥净浆流动度经时损失。
表1为流动度测量结果。
表1
| 初始流动度(mm) | 1h流动度(mm) | 流动度变化值 | |
| 实施例1 | 460 | 415 | 45 |
| 实施例2 | 465 | 410 | 55 |
| 实施例3 | 470 | 435 | 35 |
| 实施例4 | 465 | 425 | 40 |
| 实施例5 | 475 | 450 | 25 |
| 实施例6 | 485 | 465 | 20 |
| 对比例1 | 440 | 270 | 180 |
| 对比例2 | 435 | 335 | 120 |
| 对比例3 | 425 | 290 | 155 |
| 对比例4 | 445 | 310 | 140 |
从表1的数据可见，与对比例1相比，实施例3的抗泥母液中添加马来酸酐接枝POE，实施例3的水泥净浆流动度相对于对比例1的流动度变化值明显降低，且初始流动度值在一定程度上提高，证明实施例3的抗泥母液相对于对比例1的对含泥环境敏感性更低，能在含泥量较高的水泥净浆环境中保持较佳的分散性，从而在提高水泥净浆流动度的同时减少水泥净浆流动性经时损失。
而对比例2中马来酸酐接枝POE的添加量多于实施例3的，对比例3中马来酸酐接枝POE的添加量少于实施例3的，对比例2和对比例3的水泥净浆的流动度变化值均明显低于实施例3的，可见本申请马来酸酐接枝POE的添加存在较优取值范围，发明人认为，马来酸酐接枝POE的加入能有效降低抗泥母液与黏土的吸附性，提高抗泥母液的分散性，但马来酸酐接枝POE能与水分子形成氢键，使水泥净浆中的自由水减少，导致马来酸酐接枝POE的添加量太高后，水泥净浆的自由水反而降低，且马来酸酐接枝POE添加量过高，聚羧酸分子量过大导致抗泥母液在水泥净浆中的均质性下降，抗泥母液改善水泥净浆的流动度效果进一步下降，进一步增大水泥净浆的经时流动度损失。
对比例4相对于实施例3的抗泥母液改变了硝酸铈铵和双氧水的投入比例，检测结果显示对比例4的水泥净浆的流动度明显要比实施例3的差，这说明硝酸铈铵和双氧水的投入比例对于抗泥母液的合成是十分关键的。
实验2
混凝土性能测试
配置混凝土试样：将12kg/cm3各实施例和对比例制备的抗泥母液分别与240kg/cm3海螺P·O42.5R水泥、60kg/cm3II级粉煤灰、50kg/cm3S95矿粉、780kg/cm3河砂(含泥量5.1％)、1120kg/cm3卵石(含泥量2.2％)和150kg/cm3水混合，搅拌均匀，得到对应的混凝土浆料，养护得到对应的混凝土试样。
根据国家标准GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》测定上述混凝土浆料初始以及1h后的坍落度(mm)。根据国家标准GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》测定混凝土3d、7d以及28d的抗压强度(MPa)。根据GB 50164—92《混凝土质量控制标准》，测试上述混凝土试件的抗冻等级。
表2为上述初始以及1h后坍落度、混凝土3d、7d以及28d的抗压强度(MPa)和抗冻等级的检测结果。
表2
结合表1和表2可知，实施例1-6的混凝土含泥量较高，但混凝土的坍落度损失较低，抗压等级以及抗冻等级均较高，而抗泥母液的添加量仅为0.5％，说明本申请的抗泥母液能很好的适应含泥量较高的环境，在含泥量较高的水泥净浆和混凝土中均具有优异性能，不但起到降低水泥净浆的流动性损失和混凝土的坍落度损失，还在一定程度上提高了混凝土的抗压强度和抗冻等级。
由表2可知，通过对比例1与实施例3对比可得，马来酸酐接枝POE的加入使得混凝土的坍落度损失下降，抗压强度和抗冻等级明显提升，对比例2和对比例3与实施例3对比，马来酸酐接枝POE的添加量过多或者过少将会明显增加混凝土的坍落度损失，降低抗压强度以及抗冻等级，证明需添加特定用量的马来酸酐接枝POE才能较好地提升混凝土的坍落度、抗压强度和抗冻等级。
而对比例4与实施例3的实验数据对比，对比例4的混凝土坍落度损失，降低抗压强度以及抗冻等级较实施例3明显提升，说明硝酸铈铵和双氧水以特定比例投入，将直接提高抗泥母液的性能，使抗泥母液更好地适应含泥环境，不但直接提高抗泥母液的流动性，还使得混凝土的坍落度损失降低，抗压强度和抗冻等级提高。
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 (8)
1.一种抗泥母液，其特征在于：由以下质量份数的组分组成：
不饱和聚氧乙烯醚1650-1750份
丙烯酸酯单体90-101份
马来酸酐接枝POE 30-50份
硝酸铈铵3-6份
双氧水12-15份
链转移剂23-28份
还原剂10-17份
水4100-4800份。
2.根据权利要求1所述的一种抗泥母液，其特征在于：所述不饱和聚氧乙烯醚为5碳单体TPEG，所述马来酸酐接枝POE的添加的质量份数为35-40份。
3.根据权利要求1所述的一种抗泥母液，其特征在于：所述还原剂由质量份数为8-12份的硫酸亚铁和质量份数为2-5份的维生素C组成。
4.根据权利要求1所述的一种抗泥母液，其特征在于：所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或者多种。
5.根据权利要求4所述的一种抗泥母液，其特征在于：所述丙烯酸酯单体由以下质量份数的组分组成：
丙烯酸-2-羟基乙酯40-44份
甲基丙烯酸酯20-24份
甲基丙烯酸缩水甘油酯30-33份。
6.根据权利要求1所述的一种抗泥母液，其特征在于：所述链转移剂为次亚磷酸钠。
7.一种如权利要求1-6任一所述的一种抗泥母液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将不饱和聚氧乙烯醚、链转移剂、马来酸酐接枝POE和占总量为50-60%的去离子水混合，得到A溶液；将丙烯酸酯、硝酸铈铵、双氧水和占总量为20-30%的去离子水混合，得到B溶液；将还原剂和剩余的去离子水混合，得到C溶液，将A溶液和B溶液混合，升温至55-65℃并保温20-30min，接着加入C溶液，在55-65℃保温反应1-1.5h，得到抗泥母液。
8.一种权利要求1-6任一所述的一种抗泥母液的应用，其特征在于：将质量百分比为0.5-1.5%的抗泥母液添加至混凝土中。
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