CN1180676A - 一种混凝土外加剂的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种水泥混凝土外加剂的制备方法。为改善水泥和混凝土的性能,使之适应多种用途,前人研制出多种类型的水泥混凝土外加剂。然而由于化工原料来源的限制以及化工原料价格的上涨,近年以来国内外研究领域的科研人员开始把目标瞄向来源广泛、价格低廉的天然植物纤维素,并以其为原料研制出新的高性能混凝土聚合物型外加剂。本发明提供一种以甘蔗渣为原料,浓硫酸为反应剂,以有机溶剂为反应介质的外加剂的制备方法。该方法制备的外加剂以一定量掺入水泥或混凝土材料中时,可以使水泥净浆流动度达130～180mm,水泥净浆强度提高40%左右,混凝土强度提高20～30%左右。

Description

一种混凝土外加剂的制造方法
本发明涉及以甘蔗渣为原料制取混凝土外加剂的方法。
在混凝土材料中掺入水溶性电解质聚合物作为外加剂，可以显著的提高混凝土材料的力学强度并改善其它性能，因而可以实现机械化施工，满足不同工程对水泥混凝土的特殊要求。因此研制性能优良的水泥混凝土聚合物外加剂，一直是国内外研究领域的热门课题。目前，国内外水泥混凝土用的外加剂可以分为如下几类：萘磺酸甲醛缩合物类；磺化三聚氰胺甲醛缩合物类；木质素磺酸盐类；高级多元醇磺酸盐类和丙烯酸类。随着经济的发展，现代建筑业对聚合物添加剂提出越来越高的要求，科学家也不断的研制高性能的混凝土聚合物添加剂新产品，以满足市场需要。然而由于化工原料来源的限制以及化工原料价格的上涨，近年以来国内外研究领域的科研人员开始把目标瞄向来源广泛、价格低廉的天然植物纤维素，并以其为原料研制出新的高性能混凝土聚合物型外加剂。到目前为止，采用甘蔗渣、玉米芯等为原料，制取混凝土外加剂，有两种方法：1)以无机酸为催化剂，在常压下加热水解原料中的半纤维素，生成羟基羧酸钠为主要成份的产物并用作混凝土外加剂；2)用碱法制浆的方法，采用亚硫酸钠处理生成主要成份为木质素磺酸钠产物。这两种方法都有一定的局限性，主要是原料利用率仅有20％左右，另外反应产物作为水泥添加剂应用性能也没有优势。
本发明的目的是提供一种以甘蔗渣为原料的制备混凝土外加剂的方法。该方法能利用甘蔗渣中大部分成份，反应产物作为添加剂对改善混凝土的性能效果较好。
本发明提供的制取混凝土外加剂的方法，是采用有机溶剂为反应介质，包括非极性溶剂(甲苯、汽油、柴油等)或有机醇类溶剂(丁醇等)，以浓硫酸为甘蔗渣中的纤维素磺化剂，而现有技术采用水为反应介质。具体实施方案如下：
先用非极性有机溶剂甲苯、汽油等浸泡经粉碎后的甘蔗渣，有机溶剂的用量为甘蔗渣的4～5倍，搅拌物料并滴加入浓硫酸，浓硫酸用量控制为甘蔗渣重量的1.0～1.4倍，反应温度10～35℃，反应时间30～90分钟，分离掉有机介质(有机介质可反复使用)，反应物用碱中和得到混凝土外加剂。本发明提供的混凝土外加剂的使用效果见表1：
 表1：甘蔗渣反应物型外加剂对水泥混凝土的性能影响：
  BES掺量(％) 水泥净浆流动度(mm)     水泥净浆     混凝土
水灰比 28天抗压强度(MPa) 水灰比 28天抗压强度(MPa)
    0     104     0.4     42.9     0.55     20.1
    0.15     132     0.36     60.2     0.51     25.9
(上表中BES为甘蔗渣反应物，掺量为水泥量的百分量)水泥净浆流动度按照JGJ56-84中所示方法测定，水灰比为0.35，水泥净浆和混凝土抗压强度按照GBJ119-88和GBJ81-85所示方法测定，水泥砂浆中砂子和卵石分别符合JGJ52-92和JGJ53-92中规定的质量要求，混凝土中灰砂石比为1∶1∶3，当掺有外加剂时，选择合适的水灰比，以保持与未掺外加剂的基准水泥净浆或混凝土相同的流动度或坍落度。
从上表中的数据可以看出，本发明方法所制备的甘蔗渣反应物在掺量为水泥重量的0.15％时，水泥净浆流动度达132mm，水泥净浆强度提高40.1％，混凝土强度提高28.9％。
实施例：
称取经粉碎成100目左右的甘蔗渣100克，倒入溶剂甲苯500克，搅拌下滴加140克浓硫酸，在温度30℃下反应60分钟，分离掉反应溶剂介质，反应物先用CaO碱水中和，去除过剩的浓硫酸后，再用NaOH溶液中和至中性，滤除掉CaSO4沉淀及小部分未反应的甘蔗渣残渣，滤液经浓缩干燥后得棕黄色产品，产率达74％。将产品作为水泥外加剂并以掺入量为水泥重量的0.15％掺加时，水泥净浆流动度达132mm，水泥净浆强度提高40.1％，混凝土强度提高28.9％。
本发明所提供的制备水泥外加剂的方法，还有多种制备条件，列于表2中。
      表2：反应工艺条件对反应产率的影响
原料 粒度(目数) 溶剂 甘蔗渣(份数) 浓硫酸(份数) 反应温度(℃) 反应时间(min)    产率(％)
甘蔗渣     100   A     100     100     30     60     48.5
甘蔗渣     100   A     100     140     30     60     74
甘蔗渣     100   A     100     140     10     60     61
甘蔗渣     100   A     100     120     30     20     49
甘蔗渣     100   A     100     120     30     120     59
甘蔗渣 100 B 100 140 30 60 52
甘蔗渣     100   C     100     140     30     60     72
甘蔗渣     100   D     100     560     30     60     78
注：1.表中A为甲苯；B为柴油；C为汽油；D｀为丁醇
2.反应产率按如下公式计算：
Figure A9711427600041

Claims (2)

1.一种以甘蔗渣为原料的混凝土外加剂的制造方法，该方法以浓硫酸为反应剂，其特征在于以有机非极性溶剂或有机醇类作为反应介质，用量为甘蔗渣原料重量的4～5倍左右，反应剂浓硫酸的用量为甘蔗渣重量的1～1.4倍，控制反应温度10～35℃，时间30～90分钟。
2.根据权利要求1中所述的制备水泥混凝土外加剂的方法，其特征在于所述的有机非极性溶剂为甲苯、汽油、柴油、煤油等，有机醇类为丁醇或异丙醇等。
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