专利名称：一种复合干粉砂浆保水增稠剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于干粉砂浆保水增稠剂领域，特别涉及一种复合干粉砂浆保水增稠剂及 其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，人们对砂浆的性能提出了各种新的要求，现在的砂浆 已不再是只要求强度合格即可，对保水性、粘结性、抗裂性、防水性、抗渗性等功能的要求在 提高，砂浆外加剂的发明很好地解决了这些问题。保水增稠剂是指用于干粉砂浆中改善砂浆可操作性及保水能力、减少收缩开裂、 增强砂浆的非石灰型粉状材料。国内干粉砂浆保水增稠剂在品质和质量上差异较大。目前 国内市场上干粉砂浆保水增稠剂品种，按其保水增稠剂组成的成分大致可以分为三类。典 型代表分别为1.有机类，主要是纤维素醚和淀粉醚。纤维素醚是用来自木材与棉花的纤维素， 通过烧碱反应，再经醚化剂醚化后得到的纤维素衍生物。纤维素醚充分分散于水中可形成 透明粘稠液体，少量加入水泥后，可改善水泥砂浆的流动和凝结特性。现用于干粉砂浆的 纤维素醚包括甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基纤 维素(HPMC)等纤维素衍生物等。纤维素醚在干粉砂浆中用量很小，通常仅为水泥质量的 0. 5%o -2%。，但是保水效果非常优异，羟乙基甲基纤维素醚加入量在大于4%。时。砂浆保水 率达99%以上，还具有粘聚力高、耐久性好(抗冻性高)等特点，目前在干粉砂浆中被广泛 使用。但是，纤维素醚的成本价格高昂，通常在20000元/t，还随着棉花与木材的价格上涨 而持续升高，使得干粉砂浆的总成本居高不下，影响干粉砂浆的推广。淀粉醚是淀粉分子中 的羟基与反应活性物质反应生成的淀粉取代基醚，包括羟烷基淀粉、羧甲基淀粉、阳离子淀 粉等，具有良好的保水性，可是与纤维素醚一样，成本价格太高限制了其在干粉砂浆中的应 用。2.无机类，主要是高吸附性硅酸盐矿物，如膨润土、沸石、海泡石、硅藻土等。此类 矿物往往与粉煤灰等混合使用，虽然原料成本价格低廉，但是保水性能上离有机类还有不 少差距，所以很少有把无机类单独作为保水增稠剂使用。3.有机无机复合类，主要是无机矿物、粉煤灰和高分子有机助剂复合，是为了达到 高的保水率的同时尽可能降低成本的一种手段。上海建筑科学研究院开发了一种利用膨润 土、硅藻土、粉煤灰与改性淀粉、木质素磺酸盐、高级多元醇、聚氧乙烯剂衍生物等复合的高 效保水增稠剂是典型的代表。由于采用低成本的无机物为主要成分，所以增稠保水剂的成 本可以保持在较低水平，少量的高分子助剂又可以加强保水效果，充分体现了复合型保水 增稠剂的优势。但是，高分子有机助剂的高价格还是导致此类保水增稠剂的价格偏高，影响 它的大范围使用。如果要开发更加低廉的复合类保水增稠剂，必须要使用成本更低的有机 组分。目前，低成本的小分子有机糖类如葡萄糖等并没有被作为有机助剂来生产复合型保 水增稠剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合干粉砂浆保水增稠剂及其制备方法， 该方法小分子有机糖成本低廉，保水增稠剂成本相比纤维素醚类保水剂，成本价格要低 60% ；使用在干粉砂浆中，提高砂浆的保水性能，大幅减少分层与泌水现象，增强施工和易 性，又不影响干粉砂浆的强度发展；制备方法工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。本发明的一种复合干粉砂浆保水增稠剂，其组分包括按重量百分比，95 99. 5%的高吸附性硅酸盐矿物和0. 5 5%的小分子有机糖类。所述的高吸附性硅酸盐矿物为膨润土、高岭土、偏高岭土、硅藻土中的一种或几 种。所述的小分子有机糖类为葡萄糖、麦芽糖或蔗糖。本发明的一种复合干粉砂浆保水增稠剂的制备方法，包括将小分子有机糖类搅拌溶解在水中，再按重量百分比0. 5 5% 95 99. 5%加 入高吸附性硅酸盐矿物，搅拌混合、静置睏料、烘干、研磨成粉，制得有机糖-高吸附性硅酸 盐矿物复合干粉砂浆保水增稠剂；或者将小分子有机糖与高吸附性硅酸盐矿物按重量百分比0.5 5% 95 99. 5%混合，采用研磨热处理制得有机糖-高吸附性硅酸盐矿物复合干粉砂浆保水增稠 剂。所述搅拌混合时间为2_6h，睏料时间为12-7浊，烘干温度为110_150°C。所述研磨热处理具体工艺为密闭环境下研磨6-4 之后，于40-100°C热处理 4-48h。小分子有机糖本身同时具有保水和缓凝的作用，这是由它的结构所决定的。小分 子有机糖都带有一个或两个具有六个羟基的六元环结构。水溶液中的游离小分子有机糖 依靠它的多个羟基与水分子间的氢键作用能够牢固吸附多个水分子，所以它具有良好的保 水性。可是，单分子游离小分子有机糖在水溶液中会形成双电层结构，这会吸附在水化水泥 石上，严重阻碍水泥水化反应过程；小分子有机糖单元环还会与水泥中的钙离子络合，抑制 C3S的形成，延缓水泥水化，缓凝效果非常显著。因此，为了利用小分子有机糖的保水性，抑 制小分子有机糖对水泥水化的缓凝作用，需要利用一种物质作为载体，牢牢地吸附住小分 子有机糖，防止其在水体溶液中处于游离状态。本发明中，高吸附性硅酸盐矿物很好的解决 了这个问题。高吸附性硅酸盐矿物主要具有层状硅酸盐结构，通常是由硅氧四面体晶片与铝氧 八面体晶片构成，二者之间又靠共用氧原子连接，形成高度有序的准二维晶片，而这种四面 体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度有序的晶格排列。在高吸附性硅酸盐矿物层状薄 片的边缘，由于硅氧和铝氧键的断裂，会形成双电层，层间缔合的羟基也会与溶液中的水分 子形成氢键。将高吸附性硅酸盐矿物加入到小分子有机糖水溶液中，小分子有机糖的羟基会与 层间的缔合羟基进行缩聚或取代，也会与断裂的硅氧键和铝氧键形成氢键。通过化学键和 静电力，小分子有机糖就可以进入高吸附性硅酸盐矿物的层间，降低水溶液中游离小分子 有机糖的浓度，这样，既可以利用小分子有机糖的多羟基的保水性，又可以降低小分子有机糖双电层和络合作用带来的水泥水化缓凝的效果。有益效果(1)本发明小分子有机糖成本低廉，保水增稠剂成本相比纤维素醚类保水剂，成本 价格要低60%，与其他复合型保水增稠剂相比，成本要低至少30% ；使用在干粉砂浆中，提 高砂浆的保水性能，大幅减少分层与泌水现象，增强施工和易性，又不影响干粉砂浆的强度 发展；(2)制备方法工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。
图1为实施例干粉砂浆保水率的变化；图2为实施例中干粉砂浆抗压强度的变化；图3为膨润土原土、葡萄糖-膨润土复合保水增稠剂和膨润土与葡萄糖简单混合 的产物红外吸收光谱比较；图4为相同葡萄糖比例下葡萄糖-膨润土复合保水增稠剂和膨润土与葡萄糖简单 混合的产物的失重比较。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1将0. 4g葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料Mh。在110°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试观天的抗压强度。实施例2将0. Sg葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料12h。在150°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试观天的抗压强度。实施例3将1. 2g葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料72h。在130°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试28天的抗压强度。
实施例4将1. 6g葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料Mh。在110°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试观天的抗压强度。实施例5将2. Og葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料Mh。在120°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试观天的抗压强度。实施例6将2. 4g葡萄糖溶于水中，充分搅拌溶解后加入80g膨润土，搅拌混合池后在室温 下静置睏料Mh。在110°C下充分干燥后研磨成粉末，即为新制保水增稠剂。将制得的保水 增稠剂与800g标号42. 5的水泥、4000g河砂混合，加入IOOOg水，搅拌后测试砂浆保水率。 然后将新拌砂浆利用模具制成40mmX 40mmX 160mm砂浆试块；放入标准养护箱中，在20°C， 相对湿度90%条件下养护，测试28天的抗压强度。 测试结果见表1所示
权利要求
1.一种复合干粉砂浆保水增稠剂，其组分包括按重量百分比，95 99. 5%的高吸附 性硅酸盐矿物和0. 5 5%的小分子有机糖类。
2.根据权利要求1所述的一种复合干粉砂浆保水增稠剂，其特征在于所述的高吸附 性硅酸盐矿物为膨润土、高岭土、偏高岭土、硅藻土中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种复合干粉砂浆保水增稠剂，其特征在于所述的小分子 有机糖类为葡萄糖、麦芽糖或蔗糖。
4.一种复合干粉砂浆保水增稠剂的制备方法，包括将小分子有机糖类搅拌溶解在水中，再按重量百分比0.5 5% 95 99.5%加入高 吸附性硅酸盐矿物，搅拌混合、静置睏料、烘干、研磨成粉，制得有机糖-高吸附性硅酸盐矿 物复合干粉砂浆保水增稠剂；或者将小分子有机糖与高吸附性硅酸盐矿物按重量百分比0. 5 5% 95 99. 5% 混合，采用研磨热处理制得有机糖-高吸附性硅酸盐矿物复合干粉砂浆保水增稠剂。
5.根据权利要求4所述的一种复合干粉砂浆保水增稠剂的制备方法，其特征在于所 述搅拌混合时间为2-6h，睏料时间为12-72h，烘干温度为110-150°C。
6.根据权利要求4所述的一种复合干粉砂浆保水增稠剂的制备方法，其特征在于所 述研磨热处理具体工艺为密闭环境下研磨6-4 之后，于40-100°C热处理4-48h。
全文摘要
本发明涉及一种复合干粉砂浆保水增稠剂及其制备方法，增稠剂组分包括按重量百分比，95～99.5％的高吸附性硅酸盐矿物和0.5～5％的小分子有机糖类。制备方法包括湿法和干法。本发明小分子有机糖成本低廉，保水增稠剂成本相比纤维素醚类保水剂，成本价格要低60％；使用在干粉砂浆中，提高砂浆的保水性能，大幅减少分层与泌水现象，增强施工和易性，又不影响干粉砂浆的强度发展；制备方法工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。
文档编号C04B24/10GK102134158SQ201110096239
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者屠浩驰, 施卫平, 李陆宝, 王小山, 王智宇, 阮华, 顾飞尔 申请人:宁波荣山新型材料有限公司