本发明属于功能型外加剂制备技术领域，具体涉及到一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法。
背景技术：
随着现代混凝土技术的快速发展以及重大工程的不断涌现，聚羧酸系减水剂的工程应用比例越来越大，目前，其应用已经超过萘系高效减水剂，成为混凝土尤其是高性能高强混凝土中不可或缺的组分，具有广阔的发展和应用前景。但是随着近年来基建工程量的巨大，砂石骨料的开采非常厉害，导致优质砂石骨料越来越紧缺，骨料劣化趋势日益明显。就混凝土而言，砂石骨料中的粘土是一种非常有害的组分，它影响着混凝土的工作性能、力学性能以及耐久性能，同时更是影响了减水剂的应用性能，而对聚羧酸系减水剂性能的影响则尤为明显，这将极大制约它的进一步推广与应用，不利于混凝土行业的进一步发展。
目前，针对如何提高聚羧酸系减水剂抗泥性能的研究非常多，有学者从聚羧酸系减水剂自身的分子结构上去设计抗泥功能，但其抗泥效果非常有限，究其原因是减水剂结构上的改变没有实质上解决粘土对聚羧酸系减水剂的强烈吸附作用。同样有研究采取复合季铵盐等阳离子表面活性剂的方式来抑制粘土对聚羧酸系减水剂的吸附，虽有效果但不明显，主要原因是其抑制粘土对聚羧酸系减水剂的吸附方式较为单一，同时未能从根本上解决粘土对聚羧酸系减水剂的吸附。因此，有必要根据粘土的结构特点及吸附机制等本质出发，进行粘土与聚羧酸系减水剂的相互作用研究，研制出一种可显著改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的功能型外加剂及其使用方法，从而适应含劣质骨料尤其是高含泥体系的水泥基材料，以达到拓宽聚羧酸系减水剂的应用领域。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题以及现有技术的不足提供了一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法，解决的技术问题是：针对高含泥量的水泥基材料，依据本发明可提高聚羧酸系减水剂对水泥基材料的分散性及分散保持性能，同时对水泥基材料其他性能无不利影响。
本发明是采用以下技术方案来实现的，一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂，其特征在于：包括组分A、组分B，其中组分A与组分B的质量比为1.5~3.0:1。
（1）组分A为熟石灰。
（2）组分B由如下质量百分比的原料组成：
小分子聚合物 5~25%
有机阳离子聚合物 5~25%
大分子聚合物 0.02~0.1%
水 55~85%。
上述具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂，其进一步特征在于：组分B中所述的小分子聚合物为为PEG4000、PEG6000、PEG8000中任意一种或一种以上的混合物。
上述具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂，其进一步特征在于：组分B中所述的有机阳离子聚合物为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中任意一种或一种以上的混合物。
上述具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂，其进一步特征在于：组分B中所述的大分子聚合物为阳离子型聚丙烯酰胺，且分子量为1600万~2000万。
本发明还公开了一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将所述的具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂组分A、水泥基材料中除减水剂之外的所有组分预先拌合30秒~90秒；
（2）然后将所述的具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂组分B与聚羧酸系减水剂同时加入所述的步骤（1）水泥基材料拌合物中再拌合60秒~180秒。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明依据粘土的结构特点及其对聚羧酸系减水剂吸附机制出发，从吸附源头开始来解决粘土对聚羧酸系减水剂的吸附问题，利用熟石灰以及水泥的水化产物对水泥基材料中的粘土进行改性预处理，使得改性后的粘土对聚羧酸系减水剂的吸附量与吸附速度得到明显的降低。
鉴于聚羧酸系减水剂属于阴离子型高分子聚合物的特点，本发明就粘土的吸附特点，采用了小分子聚合物、有机阳离子聚合物以及阳离子型大分子聚合物等多种吸附介质，这些介质分别以插层吸附、强表面物理吸附及不可逆的化学吸附等多种吸附方式强烈的被吸附在粘土颗粒表面及层间，粘土对上述介质的吸附均优先于对聚羧酸系减水剂的吸附。这种强优先吸附方式不仅极大降低了粘土对聚羧酸系减水剂的吸附，而且还释放出大量粘土层间水。
本发明利用阳离子型大分子聚合物聚丙烯酰胺对水泥基材料体系具有增粘的效应，因此添加该阳离子型聚丙烯酰胺后，体系粘度增大，依据Stokes-Einstein方程可知，随着体系粘度的增大，溶质在液相体系中的扩散速率下降，同时体系液相层边界厚度也随之增大。两者的变化均导致聚羧酸系减水剂分子在水泥基材料液相体系中的扩散速度大大降低，从而有效的降低了聚羧酸系减水剂分子被粘土吸附的速度，有利于提高聚羧酸系减水剂的分散保持性能。
本发明间接利用了组分B与聚羧酸系减水剂后掺法的掺入方式，有效的降低了粘土及水泥对聚羧酸系减水剂的吸附速度及吸附量，可显著提高聚羧酸系减水剂的分散性及分散保持性能。
综上可见，本发明利用上述多种效应的协同作用，有效的提高了含泥体系中聚羧酸系减水剂的分散性及分散保持性能。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的内容，通过以下具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。本发明通过测试水泥净浆流动度及损失和混凝土坍落度及损失来对所制备的产品进行评价。
实施例1
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A：熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG4000 5%、十二烷基二甲基苄基氯化铵15%、阳离子型聚丙烯酰胺0.06%、水79.94%。
实施例2
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A:熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG4000 5%、十二烷基二甲基苄基氯化铵20%、阳离子型聚丙烯酰胺0.04%、水74.96%。
实施例3
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A:熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG8000 5%、十二烷基二甲基苄基氯化铵15%、阳离子型聚丙烯酰胺0.06%、水79.94%。
实施例4
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A:熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG8000 5%、十二烷基二甲基苄基氯化铵20%、阳离子型聚丙烯酰胺0.04%、水74.96%。
实施例5
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A:熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG8000 20%、十二烷基二甲基苄基氯化铵20%、阳离子型聚丙烯酰胺0.02%、水59.98%。
实施例6
一种具有改善聚羧酸系减水剂抗泥性能的粘土抑制剂及其使用方法
组分A:熟石灰；
组分B各组成成分的重量百分比为：PEG8000 20%、十六烷基三甲基溴化铵20%、阳离子型聚丙烯酰胺0.02%、水59.98%。
实施效果
本发明制备的粘土抑制剂是针对高含泥水泥基材料体系中的聚羧酸系减水剂存在分散性及分散保持性能差的问题，且结合粘土的结构特点及吸附机制，对混凝土外加剂进行了功能性设计，旨在能有效的降低粘土对聚羧酸系减水剂的吸附，保证水泥基材料工作性能的稳定及可控。
水泥净浆流动度性能对比试验：以对聚羧酸系减水剂吸附能力最强的膨润土作为粘土，膨润土内掺掺量为3%，聚羧酸系减水剂掺固量为0.15%，组分A掺量为0.5%，组分B掺量为0.2%，水胶比为0.29。首先将水泥、膨润土、组分A与拌合水先拌合1min，接着添加组分B和聚羧酸系减水剂于拌合物中再拌合3min。其净浆初始流动度及损失试验结果见表1。
混凝土性能对比试验：水泥用量为370.5kg/m3，膨润土用量为9.5 kg/m3，组分A用量为1.9 kg/m3，组分B用量为0.76 kg/m3，水胶比为0.45，砂率为42%，聚羧酸系减水剂掺固量为0.15%，砂的细度模数为2.5，粗骨料为5~31.5mm连续级配。首先将水泥、膨润土、组分A、砂石骨料及拌合水先拌合1min，接着添加组分B和聚羧酸系减水剂于混凝土拌合物中再拌合1min。其混凝土初始坍落度及损失试验结果见表2。
表1 水泥净浆流动度及损失试验结果
表2 混凝土坍落度及损失试验结果
虽然本发明列举了部分实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如对某份原料组分或工艺时间作增加或减少，但对产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。