CN115521089A - 一种高适应性机制砂混凝土减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高适应性机制砂混凝土减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。本发明减水剂包括以下重量份的原料混合而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100‑120份、丙烯酸50‑70份、丙烯酸及其同系物酯40‑60份、双氧水5‑10份、抗坏血酸20‑30份、巯基丙酸2‑5份、氢氧化钠15‑30份、助剂10‑20份、去离子水85‑110份。本发明中，采用的助剂可以有效降低聚合反应活化能，使得聚合反应在常温条件下即可进行。本发明高适应性混凝土减水剂的减水率高，拌制的机制砂混凝土坍落度经时损失较小，对机制砂石粉含量和亚甲蓝值MB值的敏感性较低，与机制砂适应性较强。

Description

一种高适应性机制砂混凝土减水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种高适应性机制砂混凝土减水剂及其制备方法。

背景技术

机制砂作为混凝土常用的细集料，它和粗集料石子占到混凝土总体积的75％以上。通过人工破碎而成的机制砂，细度模数可控，级配可调，质量稳定。利用机制砂制备混凝土可大幅降低商品混凝土的成本，也有利于绿色环保和可持续发展。然而，由于机制砂的制砂设备限制和工艺问题，许多机制砂的生产质量不稳定，粒型、级配、细度模数、石粉含量等差异较大，导致机制砂混凝土的质量受到很大影响。随着机制砂的大量生产和应用，探明机制砂与混凝土外加剂的适应性，制备出满足要求的混凝土成为必然趋势。开发一种高适应性的机制砂混凝土外加剂，已成为目前混凝土外加剂研究的重要途径。目前，市场上所使用的机制砂减水剂仍存在保坍时间不长和适应性差的问题，而且减水性能较差，无法满足机制砂混凝土的拌制和施工要求。

PCE聚羧酸减水剂的合成原料和方法差异影响其分子结构，混凝土的工作、力学和耐久性能也随之改变。应用于混凝土的PCE聚合温度一般在60-80℃，但实际生产中生产企业更倾向于控制在室温。然而常温下，其产物与机制砂的适应性、保坍效果和减水率均会下降。因此，如何开发一种适用于机制砂的常温聚合的减水剂，是亟待解决的技术问题，也具有现实的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种常温条件合成的高适应、高保坍和较高减水率的机制砂混凝土减水剂及其制备方法。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高适应性机制砂混凝土减水剂，包括以下重量份的原料混合而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100-120份、丙烯酸50-70份、丙烯酸及其同系物酯40-60份、双氧水5-10份、抗坏血酸20-30份、巯基丙酸2-5份、氢氧化钠15-30份、助剂10-20份、去离子水85-110份。

优选的，所述高适应性机制砂混凝土减水剂包括以下重量份的原料制备而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚120份、丙烯酸70份、丙烯酸及其同系物酯60份、双氧水10份、抗坏血酸30份、巯基丙酸5份、氢氧化钠15份、助剂15份、去离子水105份

优选的，所述丙烯酸及其同系物酯为丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、肉桂酸、肉桂酸甲酯、肉桂酸苄酯、肉桂酸苯乙酯中的一种或几种。

优选的，所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1-2份，氢氧化钠3-5份，去离子水10-15份；所述助剂的制备方法为将硝酸锂、氢氧化钠和去离子水置于容器中，搅拌混合均匀即可。

优选的，所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1.2份，氢氧化钠3.2份，去离子水12.6份。

本发明复配硝酸锂作为助剂，在助剂的存在下，可以有效降低化学反应活化能，即与同类发明相比，可有效降低聚合反应温度，达到常温合成目的。而相同反应温度条件下，未加助剂的对比组，其净浆流动度均低于本发明。

优选的，本发明减水剂掺量为水泥用量的0.8-1％。

本发明高适应性机制砂混凝土减水剂固含量为30-38％。

一种高适应性机制砂混凝土减水剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将100-120份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、5-10份的双氧水、10-20份的助剂和20-30份的去离子水混合均匀，搅拌溶解，得到底液A；

(2)将50-70份的丙烯酸、40-60份的丙烯酸及其同系物酯和15-20份的去离子水混合均匀，得到溶液B；

(3)将20-30份的抗坏血酸、2-5份的巯基丙酸和20-25份去离子水混合均匀，得到溶液C；

(4)向底液A中同时均匀滴加溶液B和溶液C，其中溶液B滴加2小时，溶液C滴加3小时；

(5)滴加结束后继续搅拌2小时，然后加入15-30份的氢氧化钠和30-35份的去离子水，继续搅拌，即得到所述高适应性机制砂混凝土减水剂。

有益效果

本发明中，采用的助剂可以有效降低聚合反应活化能，使得聚合反应在常温条件下即可进行。本发明高适应性混凝土减水剂的减水率高，拌制的机制砂混凝土坍落度经时损失较小，对机制砂石粉含量和亚甲蓝值(MB值)的敏感性较低，与机制砂适应性较强。

附图说明

图1为不同温度条件下助剂对减水剂匀质性影响图；

图2为机制砂石粉含量对C50混凝土初始坍落度影响；

图3为机制砂石粉含量对C50混凝土1小时坍落度影响；

图4为机制砂MB值对C50混凝土初始坍落度影响；

图5为机制砂MB值对C50混凝土1小时坍落度影响；

图2-5中：HPC-1为实施例1；HPC-2为实施例2；HPC-3为对比例1；HPC-4为对比例2。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种高适应性机制砂混凝土减水剂，包括以下重量份的原料混合而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚110份、丙烯酸50份、丙烯酸及其同系物酯40份、双氧水5份、抗坏血酸20份、巯基丙酸3份、氢氧化钠15份、助剂10份、去离子水90份。

所述丙烯酸及其同系物酯为丙烯酸十二烷基酯。

所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1份，氢氧化钠3份，去离子水10份；所述助剂的制备方法为将硝酸锂、氢氧化钠和去离子水置于容器中，搅拌混合均匀即可。

本实施例高适应性机制砂混凝土减水剂固含量为30-38％。

本实施例减水剂掺量为水泥用量的0.8-1％。

一种高适应性机制砂混凝土减水剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将110份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、5份的双氧水、10份的助剂和20份的去离子水混合均匀，搅拌溶解，得到底液A；

(2)将50份的丙烯酸、40份的丙烯酸十二烷基酯和15份的去离子水混合均匀，得到溶液B；

(3)将20份的抗坏血酸、3份的巯基丙酸和20份去离子水混合均匀，得到溶液C；

(4)向底液A中同时均匀滴加溶液B和溶液C，其中溶液B滴加2小时，溶液C滴加3小时；

(5)滴加结束后继续搅拌2小时，然后加入15份的氢氧化钠和35份的去离子水，继续搅拌，即得到所述高适应性机制砂混凝土减水剂。

实施例2

一种高适应性机制砂混凝土减水剂，包括以下重量份的原料混合而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚120份、丙烯酸70份、丙烯酸及其同系物酯60份、双氧水10份、抗坏血酸30份、巯基丙酸5份、氢氧化钠15份、助剂15份、去离子水105份。

所述丙烯酸及其同系物酯为肉桂酸甲酯。

所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1.2份，氢氧化钠3.2份，去离子水12.6份。

本实施例减水剂掺量为水泥用量的0.8-1％。

本发明高适应性机制砂混凝土减水剂固含量为30-38％。

一种高适应性机制砂混凝土减水剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将120份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、10份的双氧水、15份的助剂和30份的去离子水混合均匀，搅拌溶解，得到底液A；

(2)将70份的丙烯酸、60份的肉桂酸甲酯和20份的去离子水混合均匀，得到溶液B；

(3)将30份的抗坏血酸、5份的巯基丙酸和25份去离子水混合均匀，得到溶液C；

(4)向底液A中同时均匀滴加溶液B和溶液C，其中溶液B滴加2小时，溶液C滴加3小时；

(5)滴加结束后继续搅拌2小时，然后加入15份的氢氧化钠和30份的去离子水，继续搅拌，即得到所述高适应性机制砂混凝土减水剂。

对比例1

聚羧酸减水剂；粉体保坍型，江苏苏博特新材料股份有限公司。

对比例2

聚羧酸减水剂；液体保坍型，科之杰新材料集团有限公司。

性能测试

采用本发明实施例和对比例1，2的减水剂拌制C50机制砂混凝土，根据《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T 8077-2012)和《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2019)，测得减水剂和混凝土性能见表1；机制砂石粉含量对几种减水剂拌制的混凝土坍落度影响见图2和图3；机制砂MB值对几种减水剂拌制的混凝土坍落度影响见图4和图5。

表1不同减水剂拌制的C50混凝土性能对比

表1的结果表明，在相同掺量时，采用本发明所制得的高适应性混凝土减水剂拌制混凝土具有较好的含气量和减水率，且本发明拌制的混凝土1小时保坍能力明显优于对比例1和对比例2的聚羧酸减水剂，龄期28d时均可达到C50机制砂混凝土强度要求。

图1表明在常温条件下，添加助剂合成出的减水剂具有较高的净浆流动度，表现出较好的匀质性。而合成过程未添加助剂，则需要较高的合成温度，才能制得较好匀质性的减水剂。

图2的结果表明，机制砂中石粉含量对不同减水剂拌制的混凝土初始坍落度和1小时坍落度影响较大，与对比例1，2相比，采用本发明的高适应性混凝土减水剂拌制的机制砂混凝土1小时坍落度损失更小。图3和图4的结果表明，机制砂MB值对不同减水剂拌制的混凝土初始坍落度和1小时坍落度影响也较大，采用本发明的高适应性混凝土减水剂有利于机制砂混凝土的保坍效果。

图1、图2、图3、图4和图5的结果同时表明，在相同掺量时，相比于对比例1和对比例2的聚羧酸减水剂，采用本发明所制得的高适应性混凝土减水剂对机制砂中石粉含量和MB值的敏感性更低，与机制砂的适应性更强。

需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，包括以下重量份的原料混合而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚100-120份、丙烯酸50-70份、丙烯酸及其同系物酯40-60份、双氧水5-10份、抗坏血酸20-30份、巯基丙酸2-5份、氢氧化钠15-30份、助剂10-20份、去离子水85-110份。

2.根据权利要求1所述高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：甲基烯丙基聚氧乙烯醚120份、丙烯酸70份、丙烯酸及其同系物酯60份、双氧水10份、抗坏血酸30份、巯基丙酸5份、氢氧化钠15份、助剂15份、去离子水105份。

3.根据权利要求1所述高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，所述丙烯酸及其同系物酯为丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、肉桂酸、肉桂酸甲酯、肉桂酸苄酯、肉桂酸苯乙酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1-2份，氢氧化钠3-5份，去离子水10-15份；所述助剂的制备方法为将硝酸锂、氢氧化钠和去离子水置于容器中，搅拌混合均匀即可。

5.根据权利要求4所述高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，所述助剂为包括以下重量份的原料混合而成：硝酸锂1.2份，氢氧化钠3.2份，去离子水12.6份。

6.根据权利要求4所述高适应性机制砂混凝土减水剂，其特征在于，减水剂掺量为水泥用量的0.8-1％。

7.一种权利要求1-6任意一项所述高适应性机制砂混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

(1)将100-120份的甲基烯丙基聚氧乙烯醚、5-10份的双氧水、10-20份的助剂和20-30份的去离子水混合均匀，搅拌溶解，得到底液A；

(2)将50-70份的丙烯酸、40-60份的丙烯酸及其同系物酯和15-20份的去离子水混合均匀，得到溶液B；

(3)将20-30份的抗坏血酸、2-5份的巯基丙酸和20-25份去离子水混合均匀，得到溶液C；

(4)向底液A中同时均匀滴加溶液B和溶液C，其中溶液B滴加2小时，溶液C滴加3小时；

(5)滴加结束后继续搅拌2小时，然后加入15-30份的氢氧化钠和30-35份的去离子水，继续搅拌，即得到所述高适应性机制砂混凝土减水剂。

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