CN115093514A - 适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂及其制备方法，其中包括具有以下组成及其重量份数：聚醚大单体30‑35、改性淀粉2‑3.5、双氧水0.12‑0.15、丙烯酸2.5‑4.0、维生素C 0.03‑0.05、巯基丙酸0.09‑0.15、胡敏酸0.40‑0.60及去离子水40‑50，本发明制备工艺过程节能环保、成本低，且产品性能优异，不但具有较高的减水率，并进一步扩大水泥颗粒的分散性，充分激发混凝土中水泥的功效，从而降低水泥用量，同时，对于人工砂的适应性也有良好的表现，可有效降低河砂的使用量，达到经济性及环保性的特点。

Description

适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域。更具体地说，涉及一种适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂，其具有高减水率，并进一步扩大水泥颗粒的分散性，从而降低水泥用量，同时对于人工砂的适应性也有良好表现，可有效降低河砂的使用量，兼具经济性及环保性。
背景技术
减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变的条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度，或在和易性及强度不变的条件下，节约水泥用量的外加剂，在目前的混凝土领域中，减水剂已经成为混凝土外加剂中的常规试剂，是不可或缺的组分，在改善混凝土性能方面发挥着重要的作用，除了可以增进混凝土的安全性和耐久性以外，还可以透过添加减水剂来减低用水量与水泥用量。
一般来说，在水泥加水搅和凝结硬化时，由于水泥矿物所带电荷不同，引起静电吸引，或由于水泥颗粒的边棱角互相碰撞吸附，产生范德瓦尔斯力作用，造成絮凝状结构，这些絮凝状结构中会包裹着很多水分，减水剂的作用便是释放出这些被包裹的水分，减水剂产生减水作用的机理主要是由于减水剂属于一种表面活性剂，包括极性基和非极性基，极性基会吸附水泥颗粒，并使水泥颗粒表面带有相同电荷，造成水泥颗粒相互排斥，使水泥颗粒分散，破坏水泥颗粒产生絮凝状结构，释放里面的水分，并透过非极性基形成的疏水膜层，避免水泥颗粒再次凝聚。
生产混凝土所需的砂石原料与水泥对环境生态都会造成影响，像是自然资源的消耗和开采，以及生产水泥所产生的污染物排放，根据世界商业可持续发展理事会报告中显示，混凝土是世界上除了水以外最广泛应用的材料，每年每个人消耗的混凝土有近3吨，并且据估计，到2050年，全球每年对混凝土的需求可能达到160亿吨到180亿吨。因此，如何降低生产或使用混凝土时对环境造成的影响，是目前混凝土领域中最主要的问题之一，也是各界对混凝土的展望。
鉴于上述的问题，本发明提供一种高效的环保减水剂，具有较高的减水率，并进一步扩大水泥颗粒的分散性，充分激发混凝土中水泥的功效，从而降低水泥用量，同时，对于人工砂的适应性也有良好的表现，可有效降低河砂的使用量，达到经济性及环保性的特点。
发明内容
因此，本发明的第一个方面提供一种适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂，具有高减水性与降低水泥或河砂用量的特性，其中该高效环保减水剂具有以下组成及其重量份数：聚醚大单体30-35、改性淀粉2-3.5、双氧水0.12-0.15、丙烯酸2.5-4.0、维生素C 0.03-0.05、巯基丙酸0.09-0.15、胡敏酸0.40-0.60及去离子水40-50。
在本发明的部分实施例中，其中该改性淀粉选自经超声波分散和酸化降解处理过的红薯淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉或其组合。
在本发明的部分实施例中，改性淀粉在分散过程中，超声波处理时间为5-20分钟，使用频率为20KHz。
在本发明的另一部分实施例中，其中该聚醚大单体包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚，甲基丙烯基聚乙二醇醚以及异戊希基聚醚。
本发明的第二个方面提供一种制备适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂的方法，包括混合聚醚大单体、改性淀粉、去离子水以及双氧水，并加热至35℃，取得合成底液；待合成底液变澄清后，开始滴加滴加液A，半小时后开始滴加滴加液B，待滴加结束后，加入胡敏酸到所述混合液中充分混合搅拌，并调整pH值范围为6至7，即可得到所述高效环保减水剂。
在本发明的部分实施例中，该改性淀粉选自经超声波分散和酸化降解处理过的红薯淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉或其组合。
在本发明的部分实施例中，改性淀粉在分散过程中，超声波处理时间为5-20分钟，使用频率为20KHz。
在本发明的另一部分实施例中，该聚醚大单体包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚，甲基丙烯基聚乙二醇醚以及异戊希基聚醚。
在本发明的部分实施例中，该滴加液A为丙烯酸溶液，其中丙烯酸：水的质量比为1：1至1：2。
在本发明的部分实施例中，该滴加液B为维生素C和巯基丙酸的混合液，其中维生素C：巯基丙酸：水的质量比为1：3：200至1：5：250。
在本发明的另一部分实施例中，滴加液A滴加时间为3至3.5小时，以及所述滴加液B滴加时间为4至5小时。
在本发明的另一部分实施例中，该滴加液B的滴加可起始于该滴加液A的滴加过程中。
在本发明的部分实施例中，胡敏酸的用量范围在0.40至0.6之间。
具体实施方式
下面通过详细描述实施例进一步说明本发明的目的、特征和优点。
在下面的描述中，为了提供对本发明的透彻理解，提出了许多具体细节，但是本领域技术人员可以在不背离本发明精神的情况下，通过除了本发明中具体描述之外的其他方式来实施，因此，本发明不限于下面公开的具体实施方案。
本发明提供了一种适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂以及其制备方法，以下将进一步说明制备过程的具体步骤。
实施例1
制备高效环保减水剂母液1
首先，将40克的淀粉加入到60克去离子水中进行搅拌，35℃搅拌5分钟后，将淀粉溶液放入超声波破碎仪中进行5分钟的分散处理(频率为20KHz)，再通过酸化降解处理、烘干，得到改性淀粉；接着，取300克甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体、20克改性淀粉、350克去离子水及1.2克氧化剂(27.5％溶度的双氧水)加入到装有控温装置和搅拌棒的三口烧瓶，并加热至35℃进行搅拌30分钟，配置成均匀透明的合成底液，再分别取25克丙烯酸小分子单体及25克去离子水混合均匀，做为滴加液A，以及0.3克还原剂维生素C和0.9克催化剂巯基丙酸及60克去离子水混合均匀，做为滴加液B，并先以滴加液A进行3.5小時的滴加，待滴加液A開始滴加半小时后，开始以滴加液B进行4小时的滴加，待滴加完成后，再加入40克的胡敏酸，继续保温搅拌半小时，然后用30％氢氧化钠溶液调整PH为6-7，再搅拌30分钟，即可得到高效环保减水剂母液1。
实施例2
制备高效环保减水剂母液2
首先，将40克的淀粉加入到60克去离子水中进行搅拌，35℃搅拌5分钟后，将淀粉溶液放入超声波破碎仪中进行20分钟的分散处理(频率为20KHz)，再通过酸化降解处理、烘干，得到改性淀粉；接着，取300克甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体、20克改性淀粉、350克去离子水及1.2克氧化剂(27.5％溶度的双氧水)加入到装有控温装置和搅拌棒的三口烧瓶，并加热至35℃进行搅拌30分钟，配置成均匀透明的合成底液，再分别取25克丙烯酸小分子单体及25克去离子水混合均匀，做为滴加液A，以及0.3克还原剂维生素C和0.9克催化剂巯基丙酸及60克去离子水混合均匀，做为滴加液B，并先以滴加液A进行3.5小時的滴加，待滴加液A開始滴加半小时后，开始以滴加液B进行4小时的滴加，待滴加完成后，再加入40克的胡敏酸，继续保温搅拌半小时，然后用30％氢氧化钠溶液调整PH为6-7，再搅拌30分钟，即可得到高效环保减水剂母液2。
实施例3
制备高效环保减水剂母液3
首先，将40克的淀粉加入到60克去离子水中进行搅拌，35℃搅拌5分钟后，将淀粉溶液放入超声波破碎仪中进行5分钟的分散处理(频率为20KHz)，再通过酸化降解处理、烘干，得到改性淀粉；接着，取300克甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体、20克改性淀粉、350克去离子水及1.2克氧化剂(27.5％溶度的双氧水)加入到装有控温装置和搅拌棒的三口烧瓶，并加热至35℃进行搅拌30分钟，配置成均匀透明的合成底液，再分别取25克丙烯酸小分子单体及25克去离子水混合均匀，做为滴加液A，以及0.3克还原剂维生素C和0.9克催化剂巯基丙酸及60克去离子水混合均匀，做为滴加液B，并先以滴加液A进行3.5小時的滴加，待滴加液A開始滴加半小时后，开始以滴加液B进行4小时的滴加，待滴加完成后，再加入60克的胡敏酸，继续保温搅拌半小时，然后用30％氢氧化钠溶液调整PH为6-7，再搅拌30分钟，即可得到高效环保减水剂母液3。
实施例4
进行本发明的高效环保减水剂母液1-3与对比例减水剂1-2减水剂的混凝土试验比较。
首先，先进行对比例减水剂1-2的制备。制备对比例减水剂1：将40克的淀粉加入到60克去离子水中进行搅拌，35℃搅拌10分钟后，通过酸化降解处理、烘干，得到改性淀粉；接着，取300克甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体、20克改性淀粉、350克去离子水及1.2克氧化剂(27.5％溶度的双氧水)加入到装有控温装置和搅拌棒的三口烧瓶，并加热至35℃进行搅拌30分钟，配置成均匀透明的合成底液，再分别取25克丙烯酸小分子单体及25克去离子水混合均匀，做为滴加液A，以及0.3克还原剂维生素C和0.9克催化剂巯基丙酸及60克去离子水混合均匀，做为滴加液B，并先以滴加液A进行3.5小时的滴加，待滴加液A开始滴加半小时后，开始以滴加液B进行4小时的滴加，待滴加完成后，再加入40克的胡敏酸，继续保温搅拌半小时，然后用30％氢氧化钠溶液调整PH为6-7，再搅拌30分钟，即可得到对比例减水剂1。
制备对比例减水剂2：将40克的淀粉加入到60克去离子水中进行搅拌，35℃搅拌25分钟后，通过酸化降解处理、烘干，得到改性淀粉；接着，取300克甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体、20克改性淀粉、350克去离子水及1.2克氧化剂(27.5％溶度的双氧水)加入到装有控温装置和搅拌棒的三口烧瓶，并加热至35℃进行搅拌30分钟，配置成均匀透明的合成底液，再分别取25克丙烯酸小分子单体及25克去离子水混合均匀，做为滴加液A，以及0.3克还原剂维生素C和0.9克催化剂巯基丙酸及60克去离子水混合均匀，做为滴加液B，并先以滴加液A进行3.5小时的滴加，待滴加液A开始滴加半小时后，开始以滴加液B进行4小时的滴加，待滴加完成后，再加入40克的胡敏酸，继续保温搅拌半小时，然后用30％氢氧化钠溶液调整PH为6-7，再搅拌30分钟，即可得到对比例减水剂2。
综合以上，可见对比例减水剂1-2与本发明的主要差异在于，改性淀粉的制备过程中并无经过超声波进行分散处理。
接着，将本发明的高效环保减水剂母液1-3与对比例减水剂1-2分别进行稀释、复配，并进行混凝土试验，试验流程采用含泥量为2.0％的机制砂和含泥量为0.5的粒径为5-10mm和10-20mm的碎石进行C30级配混凝土试验。参照标准GB 8076-2008对减水率，泌水率，抗压强度等指标进行对比。具体测试结果如下表1。
表1
减水率％ 泌水率％ 7天抗压强度％ 28天抗压强度％ 和易性
高效环保减水剂1 29.5 0.8 162 143 良好
高效环保减水剂2 31.2 0.6 170 149 良好
高效环保减水剂3 30.7 0.7 165 147 良好
对比例减水剂1 28.9 1.2 149 138 较差
对比例减水剂2 29.4 0.9 159 141 较好
从表1中可以看出，在原材料、配方及掺量相同的情况之下，本发明的高效环保减水剂1-3的各项性能指针及混凝土和易性均优于对比例减水剂1-2，因此，本发明所提供的高效环保减水剂不但具有优秀的减水率，还有效地降低沁水率，制备所得的混凝土更具备较优的抗压强度，且同样的适用于砂浆。

Claims (11)

1.一种适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂，其特征在于，包括具有以下组成及其重量份数：聚醚大单体30-35、改性淀粉2-3.5、双氧水0.12-0.15、丙烯酸2.5-4.0、维生素C 0.03-0.05、巯基丙酸0.09-0.15、胡敏酸0.40-0.60及去离子水40-50。
2.根据权利要求1所述的高效环保减水剂，其特征在于，所述改性淀粉选自经超声波分散和酸化降解处理过的红薯淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉或其组合。
3.根据权利要求2所述的高效环保减水剂，其特征在于，所述改性淀粉在分散过程中，超声波处理时间为5-20分钟，使用频率为20KHz。
4.根据权利要求1所述的高效环保减水剂，其特征在于，所述聚醚大单体包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚，甲基丙烯基聚乙二醇醚以及异戊希基聚醚。
5.一种制备适用于砂浆及预拌混凝土的高效环保减水剂的方法，其特征在于，所述方法包括：
混合聚醚大单体、改性淀粉、去离子水以及双氧水，并加热至35℃，取得一合成底液；
所述合成底液变澄清后，开始滴加滴加液A，半小时后开始滴加滴加液B，待滴加结束后，加入胡敏酸到所述混合液中充分混合搅拌，并调整pH值范围为6至7，即可得到所述高效环保减水剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性淀粉选自经超声波分散和酸化降解处理过的红薯淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉或其组合。
7.根据权利要求6所述的高效环保减水剂，其特征在于，淀粉在分散过程中，超声波处理时间为5-20分钟，使用频率为20KHz。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚大单体包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚，甲基丙烯基聚乙二醇醚以及异戊希基聚醚。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述滴加液A为丙烯酸溶液，其中丙烯酸：水的质量比为1：1至1：2。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述滴加液B为维生素C和巯基丙酸的混合液，其中维生素C：巯基丙酸：水的质量比为1：3：200至1：5：250。
11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述滴加液A滴加时间为3至3.5小时，以及所述滴加液B滴加时间为4至5小时。
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