CN114988753B - 一种机制砂调节剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料添加剂领域，更具体地说，它涉及一种机制砂调节剂及其制备方法。一种机制砂调节剂，包括以下原料：甘油、醋酸钠、触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维、水泥增强剂、水、纳米填料；其制备方法包括以下步骤：步骤1)：往水中加入甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维和纳米填料，混合均匀；步骤2)：继续投入触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、水泥增强剂，混合均匀，得到成品。本申请具有改善运用了机制砂的砂浆的泌水性的优点。

Description

一种机制砂调节剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料添加剂领域，更具体地说，它涉及一种机制砂调节剂及其制备方法。
背景技术
砂浆是现今使用量最大的土木工程材料，在房屋建筑、桥梁、道路等领域得到了大量应用。河砂是传统的大量使用的砂浆用细骨料，随着大规模的基础进行，很多地区已经出现河砂短缺、资源枯竭的现象，如何高效解决河砂供需矛盾是目前砂浆行业关注的问题之一。
目前，机制砂的兴起正好解决了砂浆用砂的供需矛盾关系，因此，使用机制砂替代天然砂作为砂浆细骨料已成了砂浆行业的大趋势。但是，机制砂由机械破碎筛分而得，机械破碎过程中不可避免会形成多棱角的不规则颗粒，导致容易出现“两头多中间少”的级配，从而对所制得砂浆的泌水性有极大的影响。因此，还有待改善。
发明内容
为了改善运用了机制砂的砂浆的泌水性，本申请提供一种机制砂调节剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种机制砂调节剂，采用如下的技术方案：
一种机制砂调节剂，包括以下重量份数的原料：6-13份甘油、2-5份醋酸钠、32-48份触变性润滑剂、0.05-0.36份聚醚类消泡剂、4-8份减水剂、0.1-1.0份羟丙基甲基纤维素、0.6-1.5份木棉纤维、15-23份水泥增强剂、25-32份水、8-13份纳米填料。
优选的，所述调节剂包括以下重量份数的原料：8-10份甘油、3.5-4.0份醋酸钠、38-43份触变性润滑剂、0.18-0.25份聚醚类消泡剂、5.5-6.8份减水剂、0.3-0.7份羟丙基甲基纤维素、0.9-1.2份木棉纤维、19-21份水泥增强剂、27-30份水、9.6-11.5份纳米填料。
通过采用上述技术方案，在羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的共同配合下，形成一种互相缠绕的三维网络结构。在醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的共同配合下，醋酸钠顺着网络结构蔓延，提高了网络结构的强度，并且使其均匀分散在所使用的砂浆体系内，机制砂也依附在蔓延的网络结构上遍布在整个体系内，具有良好的分散性与流动性，提高堆积的密实度，缩小孔隙，水分从砂浆内部沁出到表面时，需要经过弯弯绕绕的路径，经过较长的距离，最后才能到达表面，从而改善泌水性。同时，在甘油、醋酸钠的共同配合下，改善了体系的流动性，使得网络结构的韧性增强，进一步提高了体系的稳定性。
优选的，所述纳米填料包括二硼化钛、蒙脱土、氧化石墨烯、二氧化硅中的一种或多种混合。
优选的，所述纳米填料为蒙脱土和氧化石墨烯以重量比为1：(0.6-0.9)的比例混合而成。
通过采用上述技术方案，选用特定的纳米填料运用到砂浆体系内，可以把多余的自由水吸附，然后填充在砂浆的空隙之间，填补了机制砂“两头多中间少”的缝隙。并且由于特定的纳米填料具有良好的粘接性，吸水膨胀后还起到增加砂浆材料相互作用的效果。
在特定比例的蒙脱土、氧化石墨烯的共同配合下，在砂浆基体内具有良好的分散性，并形成强劲的网络骨架，与醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维所生成的网络结构相互缠绕、依附，使得网络结构在体系内更加稳定，较长时间内都能保持良好的泌水性。
优选的，所述调节剂还包括有4-8重量份的壳聚糖。
通过采用上述技术方案，壳聚糖具有较多的活性基团，与水化的水泥颗粒之间形成一层薄膜，将进入到体系内的水分保存在砂浆内，减少往外渗出的自由水，从而改善泌水性。醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的网络结构也为薄膜提供了强有力的支撑，使得薄膜不容易破裂，可以长时间发挥其作用。
优选的，所述减水剂为木质素磺酸盐。
通过采用上述技术方案，选用特定的减水剂与其余原料配合，进一步发挥了调节剂对砂浆体系的减水效果，从而从源头上减少了能向外沁出的水量。
第二方面，本申请提供一种机制砂调节剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种机制砂调节剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：往水中加入甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维和纳米填料，在85-95℃的条件下混合均匀；
步骤2)：继续投入触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、水泥增强剂，降低温度至55-68℃，混合均匀，得到成品。
优选的，所述步骤1)中还投入有4-8重量份的壳聚糖。
通过采用上述技术方案，部分指定原料在步骤1)中提前混合，并在特定的温度下混合，有利于形成强劲的网络结构，提高网络结构的稳定性。然后在步骤2)中再投入剩下原料，与其余原料充分混合，起到进一步加固网络结构的效果。
优选的，所述步骤1)在转速为750-850r/min的条件下混合均匀；步骤2)在转速为500-600r/min的条件下混合均匀。
通过采用上述技术方案，在特定的转速下搅拌各种原料，使原料混合更加充分，具有较良好的稳定性，更加容易与砂浆体系结合。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的共同配合下，醋酸钠顺着网络结构蔓延，提高了网络结构的强度，并且使其均匀分散在所使用的砂浆体系内，机制砂也依附在蔓延的网络结构上遍布在整个体系内，具有良好的分散性与流动性，提高堆积的密实度，缩小孔隙，使水分从砂浆内部沁出到表面时，需要经过弯弯绕绕的路径，经过较长的距离，最后才能到达表面，从而改善泌水性。
2、选用特定的纳米填料运用到砂浆体系内，可以把多余的自由水吸附，然后填充在砂浆的空隙之间，填补了机制砂“两头多中间少”的缝隙。并且由于特定的纳米填料具有良好的粘接性，吸水膨胀后还起到增加砂浆材料相互作用的效果。
3、壳聚糖具有较多的活性基团，与水化的水泥颗粒之间形成一层薄膜，将进入到体系内的水分保存在砂浆内，减少往外渗出的自由水，从而改善泌水性。
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。
以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1，其余原料为市售产品。
表1
原料 型号 来源信息
触变性润滑剂 OPTIBENTO987 德国毕克化学
聚醚类消泡剂 / 廊坊市蓝星化工有限公司
水泥增强剂 YY013 昌鑫建材科技发展(天津)有限公司
实施例
实施例1
一种机制砂调节剂，包括甘油、醋酸钠、触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维、水泥增强剂、水、纳米填料。
其中，减水剂为木质素磺酸钙，纳米填料为二硼化钛。
各原料的具体用量详见表2。
机制砂调节剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：往搅拌釜内加入水，然后继续加入甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维和纳米填料，在85℃、850r/min的条件下混合搅拌至均匀，持续30min。
步骤2)：继续往搅拌釜内投入触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、水泥增强剂，降低温度至55℃，调整转速为500r/min，混合均匀，持续45min，冷却后得到成品。
实施例2-5
一种机制砂调节剂，与实施例1的不同之处在于，减水剂、纳米纤维的选择、用量均不同，其余原料的投入量不同，步骤1)、步骤2)的参数不同。
具体详见表2。
表2
Figure BDA0003620390440000041
实施例6
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，纳米填料为蒙脱土和氧化石墨烯以重量比为1：0.6的比例混合而成，即蒙脱土的投入量为6.25kg，氧化石墨烯的投入量为3.75kg。
实施例7
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，纳米填料为蒙脱土和氧化石墨烯以重量比为1：0.9的比例混合而成，即蒙脱土的投入量为5.26kg，氧化石墨烯的投入量为4.74kg。
实施例8
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中还投入有4kg的壳聚糖。
实施例9
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中还投入有8kg的壳聚糖。
实施例10
一种机制砂调节剂，与实施例6的不同之处在于，步骤1)中还投入有6kg的壳聚糖。
对比例
对比例1
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，将甘油替换为等量的乙醇。
对比例2
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，将醋酸钠替换为等量的乙醇。
对比例3
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，将羟丙基甲基纤维素替换为等量的羟乙基纤维素。
对比例4
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，将木棉纤维替换为等量的羟乙基纤维素。
对比例5
一种机制砂调节剂，与实施例5的不同之处在于，甘油的使用量为2kg，醋酸钠的使用量为7kg，羟丙基甲基纤维素的使用量为3kg，木棉纤维的使用量为3kg。
性能检测试验
检测试样的砂浆包括以下原料：100kg水泥、20kg矿粉、300kg机制砂、60kg水、3kg调节剂。其中检测试样中的调节剂采用实施例1-10、对比例1-5和市售的调节剂。
1、泌水性：将检测试样装入压力泌水仪(SY/2型)中，用捣棒由外围向中心均匀插捣25次，将仪器按规定安装完毕，给检测试样加压至3.5MPa，打开泌水管阀门，同时开始计时，并保持恒压，泌出水接入量筒内，加压10s后读取泌水量V10，加压140s后读取泌水量V140，压力泌水率BP按照下式进行计算：BP＝V10/V140*100。
2、扩展度：参照GB8076—2008《混凝土外加剂》检测试验的扩展度。
3、保坍性：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶,灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣锤沿桶壁均匀由外向内击25下，捣实后,抹平。然后拔起桶,混凝土因自重产生坍落现象，用桶高(300mm)减去坍落后混凝土最高点的高度，得到坍落度。
试验1-3的检测结果详见表3。
表3
Figure BDA0003620390440000061
根据表3中实施例1-5与市售的检测结果对比可知，实施例1-5的调节剂运用到砂浆中后，在泌水、流动性方面都得到了较大程度的提升，效果远比市售调节剂运用到砂浆中效果好。说明在甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的共同配合下，所制得的调节剂运用到砂浆内能够均匀分散，遍布整个体系内，提高了分散性和流动性，还改善了体系的孔隙，从而改善了泌水效果。
根据表3中实施例1-5与对比例1-4的检测数据对比可知，运用了实施例1-5的调节剂的砂浆在泌水性、流动性、和易性上都比对比例1-4的好很多，效果得到显著提升。说明需要在甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维的共同配合下，制得的调节剂才能在砂浆中发挥良好效果。
根据表3中实施例1-5与对比例5的检测数据对比可知，除了需要保证配方内包含甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素和木棉纤维，原料之间还需要在特定比例下配合使用，才能发挥较为理想的效果。如果不在特定比例下配合使用，所制得的调节剂运用到砂浆内仅能与市售调节剂运用到砂浆内的效果相仿。
根据表3中实施例6-7与实施例5的检测数据对比可知，在进一步限定纳米填料的种类及配合比例后，所制得的调节剂在泌水、流动性方向都得到提升，尤其是流动性的提升较为明显，且也较为稳定。
根据表3实施例8-9与实施例5的检测数据对比可知，往调节剂内加入壳聚糖后，所制得的调节剂在泌水、流动性方面得到改善，泌水效果得到较大幅度的提升。
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 (9)

1.一种机制砂调节剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：6-13份甘油、2-5份醋酸钠、32-48份触变性润滑剂、0.05-0.36份聚醚类消泡剂、4-8份减水剂、0.1-1.0份羟丙基甲基纤维素、0.6-1.5份木棉纤维、15-23份水泥增强剂、25-32份水、8-13份纳米填料。
2.根据权利要求1所述的机制砂调节剂，其特征在于：所述调节剂包括以下重量份数的原料：8-10份甘油、3.5-4.0份醋酸钠、38-43份触变性润滑剂、0.18-0.25份聚醚类消泡剂、5.5-6.8份减水剂、0.3-0.7份羟丙基甲基纤维素、0.9-1.2份木棉纤维、19-21份水泥增强剂、27-30份水、9.6-11.5份纳米填料。
3.根据权利要求1所述的机制砂调节剂，其特征在于：所述纳米填料包括二硼化钛、蒙脱土、氧化石墨烯、二氧化硅中的一种或多种混合。
4.根据权利要求3所述的机制砂调节剂，其特征在于：所述纳米填料为蒙脱土和氧化石墨烯以重量比为1：（0.6-0.9）的比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的机制砂调节剂，其特征在于：所述调节剂还包括有4-8重量份的壳聚糖。
6.根据权利要求1所述的机制砂调节剂，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸盐。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的机制砂调节剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：往水中加入甘油、醋酸钠、羟丙基甲基纤维素、木棉纤维和纳米填料，在85-95℃的条件下混合均匀；
步骤2)：继续投入触变性润滑剂、聚醚类消泡剂、减水剂、水泥增强剂，降低温度至55-68℃，混合均匀，得到成品。
8.根据权利要求7所述的机制砂调节剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)在转速为750-850r/min的条件下混合均匀；步骤2)在转速为500-600r/min的条件下混合均匀。
9.根据权利要求7所述的机制砂调节剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中还投入有4-8重量份的壳聚糖。
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