CN115093157A - 一种混凝土缓凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土缓凝剂及其制备方法，其中，混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：糖类10‑15份、磷酸盐15‑30份、石墨烯1‑3份、硬脂酸5‑10份、减水剂5‑10份、分散剂0.5‑1.5份、表面活性剂0.5‑1.5份和水50‑80份。其制备方法包括：步骤一、往硬脂酸中添加表面活性剂，然后添加石墨烯，均质备用；步骤二、将糖类、磷酸盐、减水剂、分散剂和水混合，在50～60℃条件下搅拌均匀，冷却备用；步骤三、往步骤二的混合液中加入步骤一的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。该混凝土缓凝剂对混凝土有着较好的缓凝效果，当缓凝效果结束后能够迅速提升混凝土的早期强度，还可用作露石剂。

Description

一种混凝土缓凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土缓凝剂技术领域，特别涉及一种混凝土缓凝剂及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土是建筑工程中必不可少的施工材料，其性能受到各种外加剂的影响和作用，从而满足不同工况下施工要求的需要。混凝土在进行浇筑施工之前，需要经过混料、搅拌、运输等多个环节，因此往往需要延长水泥的凝结时间，使其在较长的一段时间内保持一定的可塑性。混凝土缓凝剂用于延缓混凝土初凝和终凝时间而不影响混凝土后期强度，在水泥水化期间，使熟料矿物扩散及沉降速率降低，使水化产物生成速率减慢，混凝土早期水化程度减弱，早期强度降低。但混凝土凝结后的水化反应并未明显削弱，混凝土的后期强度增长速率与未掺缓凝剂几乎是一致的。常用的混凝土缓凝剂主要有木质素类、糖类、磷酸盐、酒石酸盐、葡萄糖酸盐、柠檬酸及其盐类、纤维素及其衍生物等。

目前，采用市场上现有的混凝土缓凝剂，通常会出现掺入缓凝剂的混凝土早期强度很低。然而，在现阶段，大体积混凝土工程随着使用需求，在进度方面既需要保证前期施工顺利，又需要尽早进入下一道施工工序。为此，在延缓凝结时间从而保证工程施工顺畅的前提下，又需要及时提高混凝土的早期强度，为下一道施工工序奠定混凝土早期强度基础。

发明内容

为解决背景技术提到的问题，本发明提供一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：糖类10-15份、磷酸盐15-30份、石墨烯1-3份、硬脂酸5-10份、减水剂5-10份、分散剂0.5-1.5份、表面活性剂0.5-1.5份和水50-80份。

在实施上述实施例时，优选地，所述糖类为壳聚糖、蔗糖、葡萄糖、苏阿糖中的至少一种。

在实施上述实施例时，优选地，所述磷酸盐为三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸铵中的至少一种。

在实施上述实施例时，优选地，所述糖类与所述磷酸盐的比例为1:1.5～1:2。

在实施上述实施例时，优选地，所述减水剂为玉米淀粉减水剂。

在实施上述实施例时，优选地，所述分散剂为木质素磺酸钠。

在实施上述实施例时，优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。

在实施上述实施例时，优选地，所述阳离子表面活性剂为苯扎溴铵。

本发明还提供一种如上所述的混凝土缓凝剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加表面活性剂，反应一定时间后添加石墨烯，均质备用；

步骤二、将糖类、磷酸盐、减水剂、分散剂和水混合，在50～60℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

在实施上述实施例时，优选地，步骤一中采用超声波均质，频率为20～30KHz，超声时间10～15min。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的混凝土缓凝剂对混凝土有着较好的缓凝效果，当缓凝效果结束后能够迅速提升混凝土的早期强度。此外，石墨烯有着良好的导热性能，当混凝土中水泥水化放出热量，石墨烯将热量传导至混凝土内部各处，提高混凝土内部各个部位的水化程度、促进该地区的水泥水化。

2、已知石墨烯易团聚，在混凝土缓凝剂中容易出现分布不均，起到的效果差异大，本发明通过以硬脂酸作为蜡质缓释骨架，苯扎溴铵作为骨架致孔剂，增加缓释骨架中的细孔，提高缓释骨架对石墨烯的吸附能力，形成石墨烯的蜡质缓释骨架，减轻石墨烯团聚现象。

3、本发明采用玉米淀粉作为减水剂，不仅因为其具有减水功能，同事还具备缓凝作用。这是由于玉米淀粉减水剂具有羟基、羧基、醚基和多支链，能形成较大的空间位阻，增强混凝土的缓凝作用，延长混凝土充分凝结的时间，有利于水化产物的均匀分布，从而增强混凝土的抗压强度；此外，玉米淀粉支链部分还继续发挥着减水作用，有利于水泥保塑性。而且，玉米淀粉是一种无污染、无毒的天然高分子混凝土减水剂，相比其他常用的减水剂，更加经济实惠，安全可靠。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

糖类：壳聚糖；

磷酸盐：磷酸氢二钠；

石墨烯：纳米石墨烯；

减水剂：玉米淀粉减水剂；

分散剂：木质素磺酸钠；

表面活性剂：苯扎溴铵。

为了方便本领域技术人员实施本发明，现对本发明实施例及其对比例采用的部分实验药品与试剂说明，具体如下：

本发明提供实施例1-7和对比例1-5用于验证。

实施例1

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖10份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例2

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠15份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例3

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯1份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例4

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸5份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例5

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂5份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例6

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠0.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

实施例7

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖15份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵0.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加苯扎溴铵，超声波振荡反应10min，随后添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

对比例1

市售混凝土缓凝剂。

对比例2

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖10份、磷酸氢二钠30份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：将壳聚糖、磷酸氢二钠、硬脂酸、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠、苯扎溴铵和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后获得混凝土缓凝剂。

对比例3

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖10份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份、苯扎溴铵1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：将壳聚糖、磷酸氢二钠、纳米石墨烯、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠、苯扎溴铵和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后获得混凝土缓凝剂。

对比例4

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖10份、磷酸氢二钠30份、纳米石墨烯3份、硬脂酸10份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加纳米石墨烯，采用超声波均质，频率为20KHz，超声时间15min，备用；

步骤二、将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

对比例5

一种混凝土缓凝剂，以重量份数计，其原料组成包括：壳聚糖10份、磷酸氢二钠30份、玉米淀粉减水剂10份、木质素磺酸钠1.5份和水80份。

其制备方法包括如下步骤：将壳聚糖、磷酸氢二钠、玉米淀粉减水剂、木质素磺酸钠和水混合，水浴加热，在50℃条件下搅拌均匀，冷却后获得混凝土缓凝剂。

将上述获得混凝土缓凝剂进行如下测试，其测试结果如表1所示：

表1

如表1所示，实施例1-7相比较于对比例1的市售混凝土缓凝剂，可发现，实施例1-7缓凝效果优于对比例1，其中初凝时间实施例1-7均在28h以上，相较于对比例1的8h，提高了20h；终凝时间实施例1-7均在35h，相较于对比例1的14h，提高了21h。由此证明了，本发明提供的混凝土缓凝剂具有突出的缓凝效果。此外，通过对比3天抗压强度、7天抗压强度、28天抗压强度的数据，可以发现实施例1-7的7天抗压强度相较于其3天抗压强度高出了74.8％以上；而对比例1的7天抗压强度相较于其3天抗压强度，值提高了33.8％。由此证明了本发明的混凝土缓凝剂具有能够在保障延长混凝土凝结时间的同时，提高混凝土各龄期强度的特点。

经过分析，可发现对比例2的组分中缺少纳米石墨烯，对比例3的组分中缺少硬脂酸，对比例4的组分中缺少苯扎溴铵，对比例5的组分中缺少纳米石墨烯。正是因为对比例2-5的组分中缺少了纳米石墨烯、硬脂酸和苯扎溴铵中的一个或多个，导致其7天抗压强度相较于其3天抗压强度，提高的抗压强度均弱于实施例1-7，由此证明了本发明正是因为在组分中添加有纳米石墨烯、硬脂酸和苯扎溴铵，通过三者的组合产生了协同作用，从而保证本发明的混凝土缓凝剂具有能够在保障延长混凝土凝结时间的同时，提高混凝土各龄期强度的特点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种混凝土缓凝剂，其特征在于，以重量份数计，其原料组成包括：糖类10-15份、磷酸盐15-30份、石墨烯1-3份、硬脂酸5-10份、减水剂5-10份、分散剂0.5-1.5份、表面活性剂0.5-1.5份和水50-80份。

2.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述糖类为壳聚糖、蔗糖、葡萄糖、苏阿糖中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述磷酸盐为三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述糖类与所述磷酸盐的比例为1:1.5～1:2。

5.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述减水剂为玉米淀粉减水剂。

6.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述分散剂为木质素磺酸钠。

7.根据权利要求1所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。

8.根据权利要求7所述的混凝土缓凝剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为苯扎溴铵。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的混凝土缓凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、往硬脂酸中添加表面活性剂，反应一定时间后添加石墨烯，均质备用；

步骤二、将糖类、磷酸盐、减水剂、分散剂和水混合，在50～60℃条件下搅拌均匀，冷却后备用；

步骤三、往步骤二配制的混合液中加入步骤一配制的混合液，搅拌均匀后，获得混凝土缓凝剂。

10.根据权利要求9所述的混凝土缓凝剂的制备方法，其特征在于，步骤一中采用超声波均质，频率为20～30KHz，超声时间10～15min。