一种高流动性混凝土外加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高流动性混凝土外加剂及其制备方法，属于有机化合物技术领 域。
【背景技术】
[0002] 混凝土外加剂是水泥混凝土组分中除水泥，砂，石，混合材料，水以外的第六种组 成部分，该外加剂是一种复合型化学建材，大量的工程实践证明，在混凝土中掺入适量的外 加剂，可以改善混凝土的性能，提高混凝土强度，节省水泥和能源，改善工艺和劳动条件，提 高施工速度和工程质量，保护环境，具有显著的经济效益和社会效益。
[0003] 世界上工业发达国家一半以上的混凝土中应用了外加剂，水泥混凝土是重要的工 程材料。尤其是钢筋混凝土的出现，使这一工程材料兼具有较高的拉伸性能。这是混凝土 工艺上的一次飞跃，而各种外加剂的掺用，不仅可以提高混凝土的和易性，减少用水量，使 混凝土更具有抗水、防冻、防各种化学侵蚀的优点，还大大提高了混凝土的耐久性，改变混 凝土的物理化学性能。
[0004] 混凝土科学技术发展的主要方向为高强、轻质、耐久、经济、快硬和高流动，而这些 均与外加剂的应用密切相关。20世纪30年代开始采用的以引气剂与塑化剂为主的混凝土 外加剂技术，对优质混凝土的四大要素，即耐久性、强度、工作性与经济性，产生了十分明显 甚至是决定性的作用。外加剂已成为现代混凝土不可缺少的组分，添加优质外加剂已成为 了混凝土改性的一条必经技术途径。然而现有的外加剂无法满足混凝土的上述需求。
[0005] 基于此，做出本申请。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有外加剂在拌制高流动性混凝土时易离析、泌水，工作性能损失快的 问题，本发明首先提供一种可适用于流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土、栗送混 凝土等各类高强大流动性混凝土的高流动性混凝土外加剂。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
[0008] -种高流动性混凝土外加剂，由高减水型聚羧酸减水剂母液、缓释型聚羧酸减水 剂母液、增稠剂、缓凝剂和水复配而成，上述各组分的质量百分比如下：
[0009] 高减水型聚羧酸减水剂母液 1-58. 71 缓释型聚羧酸减水剂母液 1-41. 1% 增稠剂 0. 1-3% 缓凝剂 〇. 1-3% 余量为水。
[0010] 进一步的，作为优选：
[0011] 所述的高减水型聚羧酸减水剂母液与缓释型聚羧酸减水剂母液的质量比为 1:0. 7-0. 9。更优选的，所述的高减水型聚羧酸减水剂母液与缓释型聚羧酸减水剂母液的质 量比为 1:0. 7-0. 85。
[0012] 所述的高减水型聚羧酸减水剂母液、缓释型聚羧酸减水剂母液以及增稠剂、缓凝 剂的添加比例分别为 5-Κλ 25%、7· 175-8. 075%、0· 1-L 1%、0· 5-L 7%，余量为水。
[0013] 所述的增稠剂可选用甲基纤维素，羧甲基纤维素，羟丙基纤维素的一种。
[0014] 所述的缓凝剂为柠檬酸。
[0015] 所述的水为去离子水。
[0016] 同时，本发明还提供了一种具有上述特征高流动性混凝土外加剂的制备方法，具 体包括如下步骤：
[0017] (1)高减水型聚羧酸减水剂母液的配制：在40_60°C反应温度下，向聚醚大单体 (HPEG或TPEG)水溶液加入H202 (50% )搅拌相溶5-15分钟后，滴加 A溶液l-4h和B溶液 1. 5-4h并持续搅拌，滴加完毕后保温1-2h，保温完毕后降温加入Na0H(30% )，即可出料得 到高减水型聚羧酸减水剂母液，简记为PC-1 ;所述A溶液指丙烯酸的水溶液，B溶液指Vc与 巯基乙酸或巯基丙酸按1 :3. 0-5. 0的比例混合的水溶液，聚醚大单体与丙烯酸的质量比按 1 :0. 08-0. 15,各项水溶液的含水量按PC-1的总含水量随意分配，PC-1浓度为40 %，具有高 减水性。
[0018] (2)缓释型聚羧酸减水剂母液的配制：在40_60°C反应温度下，向聚醚大单体 (TPEG)水溶液加入H202 (50 % )，搅拌相溶5-15分钟后，滴加 A溶液2-4h和B溶液2. 5-4h并 持续搅拌，滴加完毕后保温l_2h，保温完毕后降温加入NaOH(30 % )，即可出料得缓释型聚 羧酸减水剂母液，简记为PC-2。所述A溶液指丙烯酸与丙烯酸酯按1 :1-2的比例混合的水 溶液，所述B溶液指Vc与巯基乙酸或巯基丙酸按1 :2. 0-5. 0的比例混合水溶液，所述PC-2 的TPEG与（丙烯酸+丙烯酸酯）的质量比按1 :0. 12-0. 2,各项水溶液的含水量按PC-2的 总含水量随意分配，PC-2浓度为40%，PC-2具有缓释性。
[0019] (3)将步骤（1)制备的PC-1、步骤（2)制备的PC-2加入增稠剂、缓凝剂和水复配 形成高流动性混凝土外加剂。
[0020] 本发明的工作原理及有益效果如下：
[0021] (1)高流动性：本发明提供的高流动性混凝土外加剂在使用中，除了能满足混凝 土设计强度，更重要的优点在于新拌混凝土的高流动性，具体体现为高流动性能保持时间 长，不泌水不离析。
[0022] (2)掺量少：本发明提供的混凝土外加剂于其他同类型混凝土外加剂相比，在满 足新拌混凝土工作性能需求及各项指标要求的前提下，所使用的掺量更少。
[0023] 因此在使用中，除了能提高新拌混凝土后期强度，改善混凝土耐久性，更重要的优 点在于提高了新拌高流动性混凝土的保水性能，以及长时间保持混凝土的高流动性能（即 保坍性）。
[0024] 本发明提供的高流动性混凝土外加剂HPWR-R01于其他同类型混凝土外加剂相 比，在满足新拌混凝土工作性能需求及各项指标要求的前提下，所使用的掺量更少。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1
[0026] 本发明所提供高流动性混凝土外加剂的制备方法包括如下三步：
[0027] 步骤一：配制 PC-1、PC-2 ;
[0028] 步骤二：确定PC-1和PC-2的混合比例；
[0029] 步骤三：确定HPWR-R01的复配比例。
[0030] (1):配制PC-1 :取350g甲基丙烯酸聚氧乙烯醚和339g去离子水放入四口烧瓶， 搅拌并将四口烧瓶放入60°C水浴锅，等甲基丙烯酸聚氧乙烯醚完全溶解且其水溶液温度 达到60°C，加入H202 (50% ) 0. 8g，5分钟后开始滴加 A、B溶液，A溶液滴加2h，B溶液滴加 2. 5h ;滴加完毕后保温lh，保温完毕后降温至40°C以下，加入Na0H(30% )42. 5g，出料得到 lkgPC-Ι，其浓度为40%。
[0031] 其中，A、B溶液可先配制好，A溶液为40g丙稀酸和100g去离子水，B溶液为 0. 5gV。、1. 6巯基丙酸和140g去离子水。
[0032] 为了说明高减水型聚羧酸减水剂母液的减水率，以JGJ55-2011《普通混凝土配 合比设计规程》标准为参照，对所制备的PC-ι的减水率进行测试，其中坍落度按照GB/ T50080-2002测定，其测试结果参见表1所示。
[0033] 表1 PC-1减水率测试结果对照表
[0035] 表1中，基准试验是指所设计的混凝土配合比在不加高减水型聚羧酸减水剂母液 时，当塌落度为150时所需的用水量，其获取方式为：（水泥为海螺水泥P. 042. 5 ;砂子为河 沙，中砂，细度模数2. 5,含泥量〈1 % ;中石子为碎石，连续级配5-20 ;水为自来水。将以上 材料按JGJ55-2011设计而成）；试验1是指在基准试验所设计的混凝土配合比中加入高减 水型聚羧酸减水剂母液即PC-1，当坍落度为150即和基准试验相同时所需的用水量，减水 率为3次平行试验的平均值，其体现的效果为：在满足相同坍落度的情况下，使用PC-1能够 大大减少用水量；试验2是指配制的另一批次的PC-1，为试验1的平行试验，其效果和试验 1 一样，结合基准试验、试验1、试验2能够直观的看出在混凝土中加入PC-1，在达到相同坍 落度时能大大减少用水量，即可看出母液PC-1具有高减水性，其减水率高达37. 5%。
[0036] (2)配制PC-2 :取330g异戊烯醇聚氧乙烯醚和338g去离子水放入四口烧瓶，搅 拌并将四口烧瓶放入60°C水浴锅，等异戊烯醇聚氧乙烯醚完全溶解且其水溶液温度达到 60°C，加入H202(50% )0. 9g，5分钟后开始滴加 A'、B'溶液，A'溶液滴加3h，B'溶液滴加 3. 5h。A'、B'溶液可先配制好，A'溶液为28g丙烯酸、32g丙烯酸羟乙酯和100g水，B'溶 液为〇. 6gV。、1. 2g巯基丙酸和140g去离子水。滴加完毕后保温lh，保温完毕后降温至40°C 以下，加入Na0H(30% )63g，出料得到lkgPC-2,其浓度为40%。
[0037] 为了说明缓释型聚羧酸减水剂母液的缓释型效果，根据《GB/T8077-2000混凝土 外加剂匀质性试验方法》设计水泥净浆流动度实验，其测试结果参见表2所示。
[0038] 表2 PC-2流动度测试结果对照表
[0040] 表2以PC-1作为对照，对净浆流动度进行对照和比较，从表2可以看出，添加 PC-1 的混凝土，其初始净浆流动度为248mm，1小时净浆流动度为203mm，到2小时时已经锐减为 115_ ;而添加 PC-2的混凝土，其初始净浆流动度为168_，1小时净浆流动度为237_，而 2小时后净浆流动度仍然保持在231mm，与1小时几乎没有差别，由此可以看出，添加母液 PC-2的净浆流动度较为稳定，该PC-2具有很好的缓释性。
[0041] (3)确定PC-1与PC-2的混合比例。
[0042] 在使用过程中，PC-UPC-2各有其特点，并对混凝土的整体性能造成影响，因此，需 对两者的混合比例进行调控。