CN115073049A - 一种聚羧酸减水剂及其制备方法及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土外加剂领域，具体公开了一种聚羧酸减水剂及其制备方法。聚羧酸减水剂包括以下重量份的原料：聚羧酸母液40～60份，填充粘接剂10～20份，早强剂10～15份，所述填充粘接剂包括聚乙二醇水溶液和改性麦羟硅钠石，所述聚乙二醇和改性麦羟硅钠石二者重量之比为(2～4):(8～16)；其制备方法为：将聚羧酸母液、粘接填充剂和早强剂三者混合搅拌均匀即可制得聚羧酸减水剂。本申请的聚羧酸减水剂可用于与含泥量高的砂石混合制备混凝土，其具有减少含泥量对混凝土和易性的影响的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土外加剂的领域，更具体地说，它涉及一种聚羧酸减水剂及其制备方法及使用方法。
背景技术
混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土性能而掺加的物质。混凝土外加剂在混凝土工程中的应用越来越受到重视，外加剂的添加对改善混凝土的性能起到一定的作用。
聚羧酸因其本身具有的高减水率、高适应性的特点，使其能够有效地改善混凝土性能，在实际应用中方便运输，有效提升施工速度和质量。
在实际工程应用过程中，因砂石材料含泥量不同，因此过高的含泥量将导致聚羧酸减水剂被泥中的层状硅酸盐矿物占据，聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散性能下降，进而使得混凝土和易性下降。
发明内容
为了减少含泥量对混凝土和易性的影响，本申请提供一种聚羧酸减水剂及其制备方法及使用方法。
第一方面，本申请提供一种聚羧酸减水剂，采用如下的技术方案：
一种聚羧酸减水剂，包括以下重量份的原料：聚羧酸母液40～60份，填充粘接剂8～14份，早强剂10～15份，所述填充粘接剂包括聚乙二醇水溶液和改性麦羟硅钠石，所述聚乙二醇水溶液和改性麦羟硅钠石二者重量之比为(4～6):(4～8)。
通过采用上述技术方案，以聚乙二醇与改性麦羟硅钠石结合作为填充粘接剂，以聚羧酸母液为载体，聚羧酸减水剂与砂、石、水泥等混合后，聚乙二醇带动改性麦羟硅钠石与泥结合，从而有效减少泥与聚羧酸母液的结合，进而减少对聚羧酸减水剂分散性能的影响，有效提高混凝土和易性。
优选的，所述改性麦羟硅钠石包括麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉，所述麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉三者重量之比为(2～4):(1～3):1。
通过采用上述技术方案，以壳聚糖季铵盐作为稳固剂将聚乙二醇固定在麦羟硅钠石层间，纳米金属粉对稳固剂的稳固能力进行增强，聚乙二醇分子链部分被固定，部分伸至麦羟硅钠石外并伸至泥的层间，麦羟硅钠石内的壳聚糖季铵盐和纳米金属粉过度至泥的层间将层间封闭，从而减少泥与聚羧酸母液的结合。
优选的，所述填充粘接剂由以下步骤制得：将聚乙二醇水溶液、麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉混合搅拌均匀制得填充粘接剂。
通过采用上述技术方案，以聚乙二醇水溶液作为载体，简单混合即可制得填充粘接剂，从而对麦羟硅钠石进行改性，并制得填充粘接剂，操作简单。
优选的，所述纳米金属粉为纳米铜粉。
通过采用上述技术方案，使用纳米铜粉对稳固剂的稳固能力进行增强，从而有效提高聚乙二醇与麦羟硅钠石的结合强度。
优选的，所述麦羟硅钠石经水热法制备而来。
通过采用上述技术方案，麦羟硅钠石的层状结构可储存聚乙二醇、壳聚糖季铵盐和纳米铜，从而方便在使用时对泥的层间进行填充。
优选的，所述早强剂包括氯化钙、亚硝酸钠和三乙醇胺，所述氯化钙、亚硝酸钠和三乙醇胺三者重量之比为(4～6):(5～9):1。
通过采用上述技术方案，以氯化钙、亚硝酸钠和三乙醇胺作为早强剂可有效提高混凝土保坍性能。
第二方面，本申请提供一种聚羧酸减水剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种聚羧酸减水剂的制备方法，包括以下步骤：将聚羧酸母液、粘接填充剂和早强剂三者混合搅拌均匀即可制得聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，搅拌混合即可制得聚羧酸减水剂，原料易得且制备方法简单。
第三方面，本申请提供一种聚羧酸减水剂的使用方法，采用如下的技术方案：一种聚羧酸减水剂的使用方法，包括以下步骤：将砂、石、水泥、水和上述制得的聚羧酸减水剂混合制备混凝土。
通过采用上述技术方案，有效减少泥对混凝土的影响，有效提高混凝土的保坍性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请以聚乙二醇与改性麦羟硅钠石结合作为填充粘接剂，以聚羧酸母液为载体，聚羧酸减水剂与砂、石、水泥等混合后，聚乙二醇带动改性麦羟硅钠石与泥结合，从而有效减少泥与聚羧酸母液的结合，进而减少对聚羧酸减水剂分散性能的影响，有效提高混凝土和易性。
2、本申请以聚乙二醇水溶液作为载体，简单混合即可制得填充粘接剂，从而对麦羟硅钠石进行改性，并制得填充粘接剂，操作简单。
3、本申请使用纳米铜粉对稳固剂的稳固能力进行增强，从而有效提高聚乙二醇与麦羟硅钠石的结合强度。
具体实施方式
聚羧酸母液型号为BKS-188聚羧酸减水剂母液(标准型)采购自山东博克化学股份有限公司，聚乙二醇水溶液为PEG-600采购自江苏省海安石油化工厂，麦羟硅钠石由水热法制得，壳聚糖季铵盐采购自西安隆茂生物科技有限公司，纳米铜粉粒径为5nm。
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
S1、取0.4kg聚乙二醇水溶液，将0.2kg麦羟硅钠石、0.1kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将4kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.4kg氯化钙、0.5kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例2
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将4kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例3
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例4
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将6kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例5
S1、取0.4kg聚乙二醇水溶液，将0.2kg麦羟硅钠石、0.1kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例6
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.2kg麦羟硅钠石、0.1kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例7
S1、取0.6kg聚乙二醇水溶液，将0.2kg麦羟硅钠石、0.1kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例8
S1、取0.4kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例9
S1、取0.6kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例10
S1、取0.4kg聚乙二醇水溶液，将0.4kg麦羟硅钠石、0.3kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例11
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.4kg麦羟硅钠石、0.3kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例12
S1、取0.6kg聚乙二醇水溶液，将0.4kg麦羟硅钠石、0.3kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例13
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.4kg氯化钙、0.5kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例14
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.5kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例15
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.6kg氯化钙、0.5kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例16
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.4kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例17
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.6kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例18
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.4kg氯化钙、0.9kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例19
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.5kg氯化钙、0.9kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例20
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.6kg氯化钙、0.9kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
实施例21
S1、取0.6kg聚乙二醇水溶液，将0.4kg麦羟硅钠石、0.3kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将6kg聚羧酸母液、S1中填充粘接剂、0.6kg氯化钙、0.9kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
对比例
对比例1
将5kg聚羧酸母液、0.5kg聚乙二醇水溶液、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
对比例2
将5kg聚羧酸母液、0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐、0.1kg纳米铜粉、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
对比例3
将5kg聚羧酸母液、0.5kg氯化钙、0.7kg亚硝酸钠和0.1kg三乙醇胺混合制得聚羧酸减水剂。
对比例4
S1、取0.5kg聚乙二醇水溶液，将0.3kg麦羟硅钠石、0.2kg壳聚糖季铵盐和0.1kg纳米铜粉加入其中，搅拌混合制得填充粘接剂；
S2、将5kg聚羧酸母液和S1中填充粘接剂混合制得聚羧酸减水剂。
对比例5
以聚羧酸母液作为聚羧酸减水剂。
性能检测试验
对实施例及对比例的聚羧酸减水剂进行性能检测，设计混凝土配方为粗骨料1000kg、细骨料600kg、水泥120kg、水100kg、粉煤灰120kg。粗骨料含泥量为6％，细骨料含泥量为3％。
将实施例或制备例制得的聚羧酸减水剂分别加入上述配方中，分别制得混凝土。
根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》4坍落度试验及坍落度经时损失试验，对混凝土初始坍落度以及1h坍落度进行检测，具体检测数据见表2。
对实施例2或对比例1-6参与制备的混凝土粘聚性及保水性进行记录。
粘聚性测定标准为：用捣棒轻击混凝土拌和物侧面时，如果锥体是逐渐下坍，则表示粘聚性良好，如果锥体是突然倒塌或崩溃，则表示粘聚性差。
保水性测定标准为：坍落度简提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性能不好；若无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表明此混凝土拌合物的保水性良好。
表2坍落度测试数据表(mm)
表3粘聚性和保水性表
| 粘聚性 | 保水性 | |
| 实施例3 | 良好 | 良好 |
| 对比例1 | 差 | 差 |
| 对比例2 | 差 | 差 |
| 对比例3 | 差 | 差 |
| 对比例4 | 差 | 差 |
| 对比例5 | 差 | 差 |
结合实施例3和对比例1-3并结合表2以及表3可以看出，加入填充粘接剂以后，混凝土的保坍性、粘聚性和保水性明显提升。原因应为：以聚乙二醇与改性麦羟硅钠石结合作为填充粘接剂，以聚羧酸母液为载体，聚羧酸减水剂与砂、石、水泥等混合后，聚乙二醇带动改性麦羟硅钠石与泥结合，从而有效减少泥与聚羧酸母液的结合，进而减少对聚羧酸减水剂分散性能的影响，有效提高混凝土和易性。以壳聚糖季铵盐作为稳固剂将聚乙二醇固定在麦羟硅钠石层间，纳米铜粉对稳固剂的稳固能力进行增强，聚乙二醇分子链部分被固定，部分伸至麦羟硅钠石外并伸至泥的层间，麦羟硅钠石内的壳聚糖季铵盐和纳米铜粉过度至泥的层间将层间封闭，从而减少泥与聚羧酸母液的结合，减少聚羧酸母液被占据，提高聚羧酸母液对胶凝材料的分散性能。
结合实施例3、对比例4和对比例5并结合表2可以看出，加入早强剂后可加快水泥水化，从而使得混凝土早期获得一定强度，使得混凝土不易坍落。
结合实施例3和实施例5-12并结合表2可以看出，通过调整聚乙二醇、麦羟硅钠石、纳米铜粉和壳聚糖季铵盐加入比例进行调整，从而有效提高聚羧酸减水剂的保坍性能。
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)
1.一种聚羧酸减水剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚羧酸母液40～60份，填充粘接剂8～14份，早强剂10～15份，所述填充粘接剂包括聚乙二醇水溶液和改性麦羟硅钠石，所述聚乙二醇水溶液和改性麦羟硅钠石二者重量之比为(4～6):(4～8)。
2.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述改性麦羟硅钠石包括麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉，所述麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉三者重量之比为(2～4):(1～3):1。
3.根据权利要求2所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述填充粘接剂由以下步骤制得：将聚乙二醇水溶液、麦羟硅钠石、壳聚糖季铵盐和纳米金属粉混合搅拌均匀制得填充粘接剂。
4.根据权利要求2所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述纳米金属粉为纳米铜粉。
5.根据权利要求2所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述麦羟硅钠石经水热法制备而来。
6.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于，所述早强剂包括氯化钙、亚硝酸钠和三乙醇胺，所述氯化钙、亚硝酸钠和三乙醇胺三者重量之比为(4～6):(5～9):1。
7.权利要求1-6所述的聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚羧酸母液、粘接填充剂和早强剂三者混合搅拌均匀即可制得聚羧酸减水剂。
8.一种聚羧酸减水剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将砂、石、水泥、水和权利要求7制得的聚羧酸减水剂混合制备混凝土。
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