本发明属于混凝土
技术领域：
，涉及一种高保坍增效剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：混凝土是建筑工程中最大宗的建筑材料，由于近年来城市化进程加快，商品混凝土需求量增大，建筑行业对空气污染和能源问题影响巨大。水泥是混凝土行业中消耗大量能源资源，尽可能节约水泥用量。由于砂石资源短缺，各混凝土企业为控制生产成本，把劣质的天然砂与人工砂混用，这常常导致混凝土的工作性处于离析泌水和坍落度损失极快的两个极端化困境。混凝土实际上是一种动态成分复杂的固液气三相分散体系，料浆的流动性和稳定性对混凝土的工作性至关重要。确切的说，混凝土外加剂应该包括由减水分散、悬浮稳定及其它功能助剂等组成，长期以来混凝土外加剂行业习惯于只注重于使用减水分散和功能助剂复配成各种外加剂，而忽略对料浆稳定的控制。分散剂组分只能对分散微粒表面覆盖及包封，改善料浆流动。因此，急需研究一种高保坍增效剂，既能够减少水泥用量，提高混凝土强度，又能够解决混凝土坍落度损失快的问题。技术实现要素：本发明提出一种高保坍增效剂及其制备方法和应用，解决了现有技术中混凝土坍落度损失快的问题。本发明的技术方案是这样实现的：一种高保坍增效剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂40～60份，增稠剂6～30份，多羟基缓凝剂8.5～25份，激发剂12～50份，醋酸钠或硅酸钠9～38份，醇胺或二甲基硅油10～100份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：聚醚300～450份，不饱和酸20～45份，丙烯酸酯30～80份，链转移剂1.1～3.8份，还原剂0.5～1.5份，作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂50份，增稠剂18份，多羟基缓凝剂10份，激发剂15份，醋酸钠或硅酸钠25份，醇胺或二甲基硅油40份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：聚醚380份，不饱和酸30份，丙烯酸酯50份，链转移剂2.5份，还原剂1份。作为进一步的技术方案，所述聚醚为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚和异戊醇聚氧乙烯醚的混合物或者烯丙基聚氧乙烯醚和异丁烯基聚乙烯醚的混合物。作为进一步的技术方案，所述丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯、丙二酸二甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯中的一种或多种。作为进一步的技术方案，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基乙醇、十二烷基硫醇中的一种或多种，所述还原剂为维生素c，所述激发剂为硫氰酸钠或葡钠。作为进一步的技术方案，所述增稠剂为β-环糊精、可分散乳胶粉、纤维素的一种或多种。一种高保坍增效剂的制备方法，包括以下步骤：s1、备料：按照上述的一种高保坍增效剂的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将链转移剂、还原剂溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙烯酸酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将聚醚加入水中，加热溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将增稠剂加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、激发剂、醋酸钠或硅酸钠，溶解后加入醇胺或二甲基硅油，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。作为进一步的技术方案，步骤s3中加热温度为32～46℃。作为进一步的技术方案，步骤s4中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，反应时间为1小时。一种高保坍增效剂，应用在混凝土的在配制中。本发明使用原理及有益效果为：本发明制备的高保坍增效剂掺入混凝土中，不仅减少了水泥的用量，减胶率达到10％，显著提高了混凝土的强度，而且保坍保水效果好，能有效地降低混凝土的经时损失，提高混凝土的和易性，使得混凝土的粘聚性好，砂石料包裹性好，显著提高混凝土的抗渗性，从而提高其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能，解决了现有技术中混凝土坍落度损失快的问题，同时减少原配比中水泥用量使混凝土强度增加，节约混凝土成本，适合大规模推广使用。本发明中，高保坍增效剂的配方中加入增稠剂、多羟基缓凝剂、激发剂、醋酸钠或硅酸钠、醇胺或二甲基硅油等，能够促进激发较难水化的铁铝酸盐的水化，最大限度地激发分散胶凝材料，从而减少水泥使用量的10％，使得混凝土中粉煤灰和矿粉更易于与水泥水化产生氢氧化钙反应，形成对强度有力的水化碳酸钙，提高混凝土各个龄期的强度。本发明中，高保坍增效剂内部的原子基团与水泥颗粒进行吸附重构，赋予水泥颗粒以极性，以此增大水泥颗粒间的静电斥力，使游离水在体系中的比例逐渐提高来保证混凝土初始稠度的增加，减少泌水并延缓混凝土稠度损失速度，赋予混凝土优异的和易性。本发明中，高保坍增效剂掺入混凝土中，促进了减水剂对胶凝材料的分散性，提高材料的水化率，防止团聚，使水泥分子充分分散，部分只起到填充作用的水泥颗粒也发生水化反应，进而有效地加速水泥水化过程，使水泥石结构更加致密和均匀，提高混凝土的抗冻融和抗碳化能力，提高混凝土的抗渗性，减少混凝土裂缝，实用性强。本发明中，高保坍增效剂中的高分子化合物，其分子链无限链接，分子之间呈现复杂具有一定交联度的三维网状结构，该网络中的亲水基团遇水发生解离并在网络和水之间产生浓度差，进而吸收水分以维持浓度平衡，再者网络溪水扩张且亲水基团可与水分子形成氢键，提高混凝土的粘性、保水性和拉伸粘结强度。本发明中，高保坍增效剂中，通过引入不同水解速度的酯类单体、不同的酸酯比例，能够调节和控制高保坍增效剂的缓释能力和缓释速率，使混凝土的坍落度保持性好，从而实现在一定时间内混凝土坍落度的智能控制。。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂40份，β-环糊精6份，多羟基缓凝剂8.5份，硫氰酸钠12份，醋酸钠9份，醇胺10份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：甲基烯丙醇聚氧乙烯醚180份，异戊醇聚氧乙烯醚120份，不饱和酸20份，丙烯酸羟丙酯30份，巯基乙酸1.1份，维生素c0.5份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将巯基乙酸、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙烯酸羟丙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊醇聚氧乙烯醚加入水中，加热到32℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将β-环糊精加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、硫氰酸钠、醋酸钠，溶解后加入醇胺，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例2一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂60份，可分散乳胶粉30份，多羟基缓凝剂25份，硫氰酸钠50份，醋酸钠38份，醇胺100份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：甲基烯丙醇聚氧乙烯醚300份，异戊醇聚氧乙烯醚150份，不饱和酸45份，甲基丙烯酸乙酯80份，巯基乙醇3.8份，维生素c1.5份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将巯基乙醇、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、甲基丙烯酸乙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊醇聚氧乙烯醚加入水中，加热到46℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将可分散乳胶粉加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、硫氰酸钠、醋酸钠，溶解后加入醇胺，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例3一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂43份，纤维素15份，多羟基缓凝剂10份，葡钠15份，醋酸钠10份，醇胺50份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：烯丙基聚氧乙烯醚150份，异丁烯基聚乙烯醚200份，不饱和酸25份，丙烯酸羟丙酯20份，甲基丙烯酸乙酯20份，十二烷基硫醇1.5份，维生素c0.7份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将十二烷基硫醇、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚乙烯醚加入水中，加热到43℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将纤维素加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、葡钠、醋酸钠，溶解后加入醇胺，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例4一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂56份，β-环糊精15份，可分散乳胶粉10份，多羟基缓凝剂22份，葡钠40份，硅酸钠15份，二甲基硅油50份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：烯丙基聚氧乙烯醚280份，异丁烯基聚乙烯醚140份，不饱和酸42份，丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸丙酯30份，巯基乙酸3.5份，维生素c1.3份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将巯基乙酸、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚乙烯醚加入水中，加热到60℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将β-环糊精加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、葡钠、硅酸钠、可分散乳胶粉，溶解后加入二甲基硅油，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例5一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂48份，β-环糊精10份，可分散乳胶粉10份，多羟基缓凝剂15份，硫氰酸钠25份，硅酸钠25份，二甲基硅油40份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：烯丙基聚氧乙烯醚170份，异丁烯基聚乙烯醚230份，不饱和酸37份，丙二酸二甲酯30份，甲基丙烯酸乙酯30份，巯基乙醇2.8份，维生素c1.2份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将巯基乙醇、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙二酸二甲酯、甲基丙烯酸乙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将烯丙基聚氧乙烯醚、异丁烯基聚乙烯醚加入水中，加热到40℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将β-环糊精加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、硫氰酸钠、硅酸钠、可分散乳胶粉，溶解后加入二甲基硅油，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例6一种高保坍增效剂，由以下重量份的组分组成：坍落度保持剂50份，β-环糊精10份，纤维素8份，多羟基缓凝剂10份，硫氰酸钠15份，醋酸钠25份，醇胺40份，所述坍落度保持剂由以下重量份的组分组成：甲基烯丙醇聚氧乙烯醚200份，异戊醇聚氧乙烯醚180份，不饱和酸30份，丙烯酸羟乙酯20份，甲基丙烯酸丙酯30份，巯基乙酸2.5份，维生素c1份，其制备方法包括以下步骤：s1、备料：按照上述的配方，称取各个组分备用；s2、配制a、b料：将巯基乙酸、维生素c溶于水中，得到a料，将不饱和酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丙酯溶于水中，得到b料，备用；s3、溶解：将甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊醇聚氧乙烯醚加入水中，加热到40℃，溶解，得到聚醚水溶液；s4、聚合：向步骤s3得到的聚醚水溶液中滴加配制好的a料和b料，其中a料滴加时间为3.5小时，b料滴加时间为3小时，滴加完后，反应1小时，得到坍落度保持剂；s5、溶解激发：将β-环糊精加水溶解，依次加入多羟基缓凝剂、硫氰酸钠、醋酸钠、纤维素，溶解后加入醇胺，加入步骤s4得到的坍落度保持剂，混合均匀，得到高保坍增效剂。实施例1～6配方中各组分重量份数如表1所示：表1实施例1～6配方中各组分重量份数其中，实施例1～6中坍落度保持剂的配方中各组分重量份数如表2所示：表2实施例1～6中坍落度保持剂的配方中各组分重量份数名称实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6聚醚300450350420400380不饱和酸204525423730丙烯酸酯308040706050链转移剂1.13.81.53.52.82.5还原剂0.51.50.71.31.21对实施例1～6制备的高保坍增效剂按照gb8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中规定的试验方法进行外观、ph值等匀质性检验，检验结果如表3所示：表3实施例1～6制备的高保坍增效剂匀质性检验结果检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6外观透明液体透明液体透明液体透明液体透明液体透明液体ph值7～97～97～97～97～97～9从表2数据可以看出，本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂的外观和ph值结果均符合gb8076-2008《混凝土外加剂》中匀质性指标的规定。对实施例1～6制备的高保坍增效剂按照jg/t2469-2018《混凝土减胶剂》、gb8076-2008《混凝土外加剂》、gb8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》、gb50119-2003《混凝土外加剂应用技术规程》等相关标准进行混凝土试验，试验时分别将实施例1～6制备的高保坍增效剂按占混凝土质量的0.6％的比例掺入混凝土中，作为实验组，以不添加高效保坍剂的混凝土作为对照组。混凝土试验一：试验原材料中水泥采用寿鹿山水泥，砂采购自甘肃煜利，细度模数为2.3，石采购自甘肃煜利，0～25mm连续级配，减水剂采购自河北同邦，混凝土配合比见表4，性能试验结果见表5：表4混凝土试验一中混凝土配合比(kg/m3)配比寿鹿山水泥砂石水减水剂％高保坍增效剂％减胶率％对照组34075611341701.0----实验组30576811521701.00.610表5混凝土试验一中混凝土性能通过表4、5中数据可以看出，与对照组相比，本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂掺入混凝土中，减少了水泥用量，减胶率达到10％，同时，混凝土的性能增强，混凝土的坍落度、扩展度增大，坍落度经时损失减小，对混凝土拌合物的凝结时间影响较小，不会影响混凝土的正常凝结时间，说明本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂既能够减少水泥用量、提高混凝土强度，又能够有效改善混凝土的保水性，具有很好的坍落度保持功能，其中，实施例6制备的高效保坍剂掺入混凝土中后混凝土的综合性能更好。混凝土试验二：试验原材料中水泥采用祁连山水泥，砂采购自甘肃伊真，细度模数为2.3，石采购自甘肃伊真，0～25mm连续级配，减水剂采购自河北同邦，混凝土配合比见表6，性能试验结果见表7：表6混凝土试验二中混凝土配合比(kg/m3)配比祁连山水泥砂石水减水剂％高保坍增效剂％减胶率％对照组34075611341701.0----实验组30576811521701.00.610表7混凝土试验二中混凝土性能通过表6、7中数据可以看出，与对照组相比，本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂掺入混凝土中，减少了水泥用量，减胶率达到10％，同时，混凝土的性能增强，混凝土的坍落度、扩展度增大，坍落度经时损失减小，强度显著提高，说明本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂既能够减少水泥用量、提高混凝土强度，又能够有效改善混凝土的保水性，具有很好的坍落度保持功能，其中，实施例6制备的高效保坍剂掺入混凝土中后混凝土的综合性能更好。通过混凝土试验一、二可以看出，本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂对不同水泥、不同配比情况下混凝土的性能均有所提高，减少了坍落度经时损失，在减少水泥用量的10％的同时混凝土表现浆体比较饱满，使混凝土浆体内敛，水保存在混凝土的内部，从而使混凝土的泌水率降低、保水性提高，坍落度保持性好，而且，减少了水泥的用量，提高了混凝土的强度。以实施例5、6制备的高保坍增效剂为例，以市售的几种减胶剂和高保坍减水剂为对比，参照jg/t2469-2018《混凝土减胶剂》、gb8076-2008《混凝土外加剂》、gb8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》、gb50119-2003《混凝土外加剂应用技术规程》等相关标准进行如下混凝土试验：混凝土试验三：试验原材料中水泥采用寿鹿山水泥，砂采购自甘肃煜利，细度模数为2.3，石采购自甘肃煜利，0～25mm连续级配，对照组和实验组(样品1～8)中减水剂采购自河北同邦，坍落度保持剂为本发明实施例6制备的坍落度保持剂，其中，样品1和样品5中减胶剂采购自辽阳科隆，样品2和样品6中减胶剂采购自广州基业长青，样品3和样品5中高保坍减水剂采购自和创新天，样品4和样品6中高保坍减水剂采购自长沙加美乐素，样品7中高保坍增效剂为本发明实施例5制备的高保坍增效剂，样品8中高保坍增效剂为本发明实施例6制备的高保坍增效剂，混凝土配合比见表8，外加剂组分配比见表9，性能试验结果见表10：表8混凝土试验三用混凝土配合比(kg/m3)配比寿鹿山水泥砂石水减胶率％对照组3407561134170--实验组(样品1～8)305768115217010表9混凝土试验三外加剂组分配比(g)注：--表示无此项表10混凝土试验三中混凝土性能试验结果从表10中数据可以看出，与样品1～6中市售的减胶剂、高保坍减水剂相比，本发明实施例5～6制备高保坍增效剂的具有和市售减胶剂相当的减胶增效性，而且具有和市售高保坍减水剂相当的保坍性，在与减胶剂、高保坍减水剂总的添加量相同时，混凝土的强度更高，因此，具有意料不到的效果。混凝土试验四：试验原材料中水泥采用祁连山水泥，砂采购自甘肃伊真，细度模数为2.3，石采购自甘肃伊真，0～25mm连续级配，对照组和实验组(样品1～8)中减水剂采购自河北同邦，坍落度保持剂为本发明实施例6制备的坍落度保持剂，其中，样品1和样品5中减胶剂采购自辽阳科隆，样品2和样品6中减胶剂采购自广州基业长青，样品3和样品5中高保坍减水剂采购自和创新天，样品4和样品6中高保坍减水剂采购自长沙加美乐素，样品7中高保坍增效剂为本发明实施例5制备的高保坍增效剂，样品8中高保坍增效剂为本发明实施例6制备的高保坍增效剂，混凝土配合比见表11，外加剂组分配比见表9，性能试验结果见表12：表11混凝土试验四用混凝土配合比(kg/m3)配比祁连山水泥砂粉煤灰矿粉石水减胶率％对照组223770111961020165--实验组(样品1～8)20077010086106316510表12混凝土试验四中混凝土性能试验结果从表12中数据可以看出，与样品1～6中市售的减胶剂、高保坍减水剂相比，本发明实施例5～6制备的高保坍增效剂具有和市售减胶剂相当的减胶增效性，而且具有和市售高保坍减水剂相当的保坍性，在与减胶剂、高保坍减水剂总的添加量相同时，使混凝土的强度更高，因此，具有意料不到的效果。通过混凝土试验三、四可以看出，本发明实施例5～6制备的高保坍增效剂对不同水泥、不同配比情况下混凝土的性能均有所提高，与市售的减胶剂、高保坍减水剂相比，本发明实施例5～6制备的高保坍增效剂不仅具有和市售减胶剂相当的减胶增效性，具有和市售高保坍减水剂相当的保坍性，而且在与减胶剂、高保坍减水剂总的添加量相同时，掺入本发明制备的高保坍增效剂的混凝土强度更高。混凝土的耐久性与抗渗性有着密不可分的关系，良好的抗渗性直接反应混凝土结构的致密性，密实性又是影响其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能的主要因素。以实施例6制备的高保坍增效剂为例，进行混凝土抗渗性能试验，试验原材料中水泥采用祁连山水泥，矿粉、粉煤灰、砂、石、碎石采购自甘肃煜利，减水剂和抗裂防水剂采购自河北同邦，混凝土配合比及外加剂组分配合比见表13，混凝土抗渗性能试验结果见表14：表13混凝土配合比及外加剂组分配合比表14混凝土抗渗性能试验结果从表14中数据可以看出，掺入本发明实施例6制备的高保坍增效剂的混凝土包裹性较好，坍落度保持性好，具有良好的抗渗性，而且，从试件轴线劈开的内部结构分析，渗透高度小，渗透稳定，内部结构密实，孔隙分布良好，混凝土构件密实度更好，因此，本发明实施例制备的高保坍增效剂能够显著提高混凝土的抗渗性，从而提高其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能，具有很好的应用价值。通过以上混凝土试验可以看出，本发明实施例1～6制备的高保坍增效剂掺入混凝土中，不仅减少了水泥的用量，减胶率达到10％，显著提高了混凝土的强度，而且保坍保水效果好、抗渗性好、抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能好，起到了意料不到的效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12