CN116177918A - 一种湿拌砂浆用外加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及砂浆外加剂技术领域，公开了一种湿拌砂浆用外加剂，由聚羧酸减水剂、引气组分、增稠保水组分、缓凝组分以及水组成；所述缓凝组分为小分子缓凝剂，所述聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得。本发明制备的外加剂中的聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得，缓凝组分为小分子缓凝剂；可以配制出性能优异的湿拌砂浆外加剂，使湿拌砂浆具有优异的工作性保持时间，优异的保水性及良好的表观密度保持性，从而很好地解决了砂浆拌合物容重过高及稠度损失大的缺点，具有更好的适用性，可以满足各种湿拌砂浆的施工要求。

Description

一种湿拌砂浆用外加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及砂浆外加剂技术领域，具体是一种湿拌砂浆用外加剂及其制备方法。

背景技术

湿拌砂浆，是指水泥、细集料、外加剂和水经合理配制和工厂化作业，由搅拌罐车运输至工地，在专用容器中储存，并在一定时间内保持工作性的成品砂浆；具有质量稳定、施工性能优越、节能环保等优势；通过在湿拌砂浆中掺入外加剂可以外加剂，可以改变湿拌砂浆的工作性能，以满足建筑工程的需求。

传统湿拌砂浆外加剂由减水增强组分（含引气剂）、增稠保水组分和缓凝组分构成；减水增强组分采用高效减水剂时用量高，而采用现有的聚羧酸系高性能减水剂时适应性较差，需与引气剂复合使用；增稠保水组分以纤维素醚为主，溶解度低，高温天气易分层，且导致力学性能显著降低；现有的缓凝组分超掺容易引起凝结时间过长，影响施工进度，无机盐类缓凝组分对砂浆后期强度造成不利影响。

现有技术虽有大量的相关砂浆外加剂，但性能参差不齐，综合性能差；如外加剂虽可改善砂浆的工作性，但保水性差；部分外加剂虽有效提高了砂浆的保水性能，却降低了砂浆强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湿拌砂浆用外加剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种湿拌砂浆用外加剂，按重量份组成如下：

5～15份聚羧酸减水剂、0.5～2份引气组分、0.5～3份增稠保水组分、5～8份缓凝组分以及72～89份水；所述缓凝组分为小分子缓凝剂，所述聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得，且聚羧酸减水剂的制备方法如下：将2～2.5份甲基烯丙基聚氧乙烯醚和1～1.5份嵌段PEG活性大单体在65～75℃的条件下均匀混合；再加入0.1～0.15份过氧化苯甲酰和6～8份丙烯酸；接着滴加氢氧化钠水溶液，不断搅拌，并测量混合溶液的PH值，调节PH至为6.5～7.5即可。

作为本发明进一步的方案：所述嵌段PEG活性大单体由聚乙二醇活性大单体、对苯醌、金属钠和R基缩水甘油醚制备而成，其制备方法如下：

S11、将1～1.3份聚乙二醇活性大单体、0.1～0.15份对苯醌与0.3～0.5份金属钠加入到反应釜中，并搅拌混合均匀，再向反应釜中充入惰性气体,以排除反应釜中的空气；

S12、将反应釜加热到95～125℃，然后滴加15～20份R基缩水甘油醚，并搅拌混合均匀，得到PEG大单体；

S13、再将温度控制在105～115℃下进行接枝反应，在PEG大单体的PEG亲水性型链段的基础上，接枝含有大量疏水性基团的PEG链段，便得到为二嵌段聚合物的嵌段PEG活性大单体；由于该大单体的两个链段的亲水性不同，在水溶液中相互缠绕，在水泥颗粒表面形成的水化膜层形成一定的缺陷，释放出更多的包裹水，增加混凝土的流动性，同时降低水化颗粒之间的阻力，降低混凝土的粘度，另一方面，由于大量疏水性基团的存在，赋予减水剂一定的引气作用，且引入的气泡均匀稳定，改善混凝土的和易性，且不离析、不泌水、不沉降。

作为本发明再进一步的方案：所述引气组分为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种，在砂浆中添加引气组分的主要作用是使砂浆产生大量气泡，在砂浆内部形成大量微小封闭的气泡，改善砂浆的和易性，防止浆体空鼓和产生裂缝。

作为本发明再进一步的方案：所述增稠保水组分为聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺中的一种或两种，砂浆中添加增稠保水组分的主要作用是提高砂浆的粘聚性，降低稠度损失和含气量损失，提高砂浆的工作性而有助于顺利施工。

作为本发明再进一步的方案：所述缓凝组分的制备方法如下：

S21、向反应釜中加入9～10份去离子水，再向其中加入1.8～4份胺类有机物和4～4.5份酸类有机物，并搅拌混合均匀，

S22、接着，向反应釜中滴加浓硫酸，不断搅拌，并测量反应釜中混合溶液的PH值，当混合溶液的pH值为0±0.2时，停止滴加浓硫酸；

S23、将反应釜加热至115～125℃，再向反应釜中滴加4～4.2份醛类有机物，并不断搅拌，滴加结束后，保温反应60～120min，冷却后，便得到小分子混凝土缓凝剂。

作为本发明再进一步的方案：所述胺类有机物为丝氨酸、乙胺、苏氨酸、二乙胺或二异丙醇胺中的一种或多种。

作为本发明再进一步的方案：所述酸类有机物为4-戊烯酸、乙酸、1-丙磺酸中的一种或多种。

作为本发明再进一步的方案：所述醛类有机物为乙醛酸、丙醛、乙醛、甲醛中的一种或多种

一种湿拌砂浆用外加剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、准确称取5～15份聚羧酸减水剂、0.5～2份引气组分、0.5～3份增稠保水组分和5～8份缓凝组分，加入到搅拌罐中，

S2、接着，向搅拌罐中加入72～89份水，在180～220r/min以上的转速下搅拌，便可得湿拌砂浆外加剂；该外加剂在湿拌砂浆中的适宜掺量为胶凝材料质量的1.0%～3.5%，具体掺量应根据砂浆所需满足的性能通过试验确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明由聚羧酸减水剂、引气组分、增稠保水组分、缓凝组分以及水制备而成；其中聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得，缓凝组分为小分子缓凝剂；采用减水、引气型的功能型聚羧酸减水剂，复合小分子缓凝剂，可以配制出性能优异的湿拌砂浆外加剂，使湿拌砂浆具有优异的工作性保持时间，优异的保水性及良好的表观密度保持性， 从而很好地解决了砂浆拌合物容重过高及稠度损失大的缺点，具有更好的适用性，可以满足各种湿拌砂浆的施工要求。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

按重量份组成如下：5份聚羧酸减水剂、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5份聚丙烯酸钠、6份小分子缓凝剂以及80份水。

实施例2

按重量份组成如下：15份聚羧酸减水剂、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、3份聚丙烯酸钠、8份小分子缓凝剂以及80份水。

实施例3

按重量份组成如下：10份聚羧酸减水剂、1份脂肪醇聚氧乙烯醚、2份聚丙烯酸钠、5份小分子缓凝剂以及80份水。

对比例1

按重量份组成如下：15份醚型聚羧酸、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、2份聚丙烯酸钠、8份小分子缓凝剂以及80份水。

对比例2

按重量份组成如下：15份聚羧酸减水剂、0.5份十二烷基苯磺酸钠、3份聚丙烯酸钠、8份小分子缓凝剂以及80份水。

对比例3

按重量份组成如下：15份聚羧酸减水剂、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、3份羟丙基甲基纤维素、8份小分子缓凝剂以及80份水。

对比例4

按重量份组成如下：15份聚羧酸减水剂、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、3份聚丙烯酸钠、8份三聚磷酸钠以及80份水。

上述实施例1～3、对比例1～4中，

优选的，聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得，且聚羧酸减水剂的制备方法如下：将2份甲基烯丙基聚氧乙烯醚和1份嵌段PEG活性大单体在70℃的条件下均匀混合；再加入0.1份过氧化苯甲酰和6份丙烯酸；接着滴加氢氧化钠水溶液，不断搅拌，并测量混合溶液的PH值，调节PH至为7即可。

优选的，嵌段PEG活性大单体由聚乙二醇活性大单体、对苯醌、金属钠和R基缩水甘油醚制备而成，其制备方法如下：

S11、将1份聚乙二醇活性大单体、0.1份对苯醌与0.3份金属钠加入到反应釜中，并搅拌混合均匀，再向反应釜中充入惰性气体,以排除反应釜中的空气；

S12、将反应釜加热到105℃，然后滴加18份R基缩水甘油醚，并搅拌混合均匀，得到PEG大单体；

S13、再将温度控制在110℃下进行接枝反应，在PEG大单体的PEG亲水性型链段的基础上，接枝含有大量疏水性基团的PEG链段，便得到为二嵌段聚合物的嵌段PEG活性大单体。

优选的，小分子缓凝剂的制备方法如下：

S21、向反应釜中加入9份去离子水，再向其中加入2.5份丝氨酸和4份4-戊烯酸，并搅拌混合均匀，

S22、接着，向反应釜中滴加浓硫酸，不断搅拌，并测量反应釜中混合溶液的PH值，当混合溶液的pH值为0时，停止滴加浓硫酸；

S23、将反应釜加热至120℃，再向反应釜中滴加4份乙醛酸，并不断搅拌，滴加结束后，保温反应80min，冷却后，便得到小分子混凝土缓凝剂。

将上述实施例1～3、对比例1～4分别加入到湿拌砂浆中，所用砂浆配合比为：P·O42.5水泥210kg/m³；Ⅱ级粉煤灰120kg/m³；天然砂1300kg/m³；各实施例和对比例中通过调整外加剂的掺量和用水量，保持砂浆初始稠度为（90±5）mm；进行稠度（单位：mm）、保水率（单位：100%）以及表观密度（单位：kg/m³）性能测试，并将测试结果记录到下表1中。

表1 各实施例与对比例性能测定分析表

通过上表1可以得出：实施例1～3，稠度损失小，24h稠度损失率＜25%；保水性优，6h保水性几乎不损失，24h保水率仍大于92%；砂浆状态均匀，6h表观密度损率＜5%，24h表观密度损失率＜10%。

相比于传统的醚型聚羧酸，实施例1～3采用的聚羧酸减水剂含有大量的疏水引气作用的苄基官能团可有效改善砂浆工作性，使砂浆具有良好的施工性能；

对比例2中采用的引气组分与实施例1～3中的引气组分相比，初始表观密度略高，后期表观密度损失率大，稳泡能力差，与实施例1～3中减水剂的复合作用效果差；

对比例3采用的增稠保水组分与实施例1～3相比，保水能力差；实施例1～3中选用的聚丙烯酸钠可与砂浆中的游离碱产生化学反应，生成枝蔓状晶体物质，有效堵塞砂浆表面的自由水通道，形成有效防水层，从而缓解砂浆体系自由水流失，使砂浆具有良好保水性；

对比例4采用的缓凝组分与实施例1～3相比，砂浆6h稠度损失明显，且24h稠度损失＞25%，不利于现场的应用；主要是采用的缓凝组分缓凝效果一般，没有明显抑制水泥的水化硬化，从而导致砂浆拌合物工作性损失过大。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，按重量份组成如下：

5～15份聚羧酸减水剂、0.5～2份引气组分、0.5～3份增稠保水组分、5～8份缓凝组分以及72～89份水；所述缓凝组分为小分子缓凝剂，所述聚羧酸减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、嵌段PEG活性大单体以及丙烯酸反应制得，且聚羧酸减水剂的制备方法如下：将2～2.5份甲基烯丙基聚氧乙烯醚和1～1.5份嵌段PEG活性大单体在65～75℃的条件下均匀混合；再加入0.1～0.15份过氧化苯甲酰和6～8份丙烯酸；接着滴加氢氧化钠水溶液，不断搅拌，并测量混合溶液的PH值，调节PH至为6.5～7.5即可。

2.一种实现权利要求1所述的湿拌砂浆用外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准确称取5～15份聚羧酸减水剂、0.5～2份引气组分、0.5～3份增稠保水组分和5～8份缓凝组分，加入到搅拌罐中，

S2、接着，向搅拌罐中加入72～89份水，在180～220r/min以上的转速下搅拌，便可得湿拌砂浆外加剂；该外加剂在湿拌砂浆中的适宜掺量为胶凝材料质量的1.0%～3.5%。

3.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述嵌段PEG活性大单体由聚乙二醇活性大单体、对苯醌、金属钠和R基缩水甘油醚制备而成，其制备方法如下：

S11、将1～1.3份聚乙二醇活性大单体、0.1～0.15份对苯醌与0.3～0.5份金属钠加入到反应釜中，并搅拌混合均匀，再向反应釜中充入惰性气体,以排除反应釜中的空气；

S12、将反应釜加热到95～125℃，然后滴加15～20份R基缩水甘油醚，并搅拌混合均匀，得到PEG大单体；

S13、再将温度控制在105～115℃下进行接枝反应，在PEG大单体的PEG亲水性型链段的基础上，接枝含有大量疏水性基团的PEG链段，便得到为二嵌段聚合物的嵌段PEG活性大单体。

4.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述引气组分为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述增稠保水组分为聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述缓凝组分的制备方法如下：

S21、向反应釜中加入9～10份去离子水，再向其中加入1.8～4份胺类有机物和4～4.5份酸类有机物，并搅拌混合均匀，

S22、接着，向反应釜中滴加浓硫酸，不断搅拌，并测量反应釜中混合溶液的PH值，当混合溶液的pH值为0±0.2时，停止滴加浓硫酸；

S23、将反应釜加热至115～125℃，再向反应釜中滴加4～4.2份醛类有机物，并不断搅拌，滴加结束后，保温反应60～120min，冷却后，便得到小分子混凝土缓凝剂。

7.根据权利要求6所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述胺类有机物为丝氨酸、乙胺、苏氨酸、二乙胺或二异丙醇胺中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述酸类有机物为4-戊烯酸、乙酸、1-丙磺酸中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的一种湿拌砂浆用外加剂，其特征在于，所述醛类有机物为乙醛酸、丙醛、乙醛、甲醛中的一种或多种。