专利名称：一种低成本混凝土防冻泵送剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及混凝土泵送剂领域，特别涉及一种低成本混凝土防冻泵送剂，还涉及 此泵送剂的制备方法。
背景技术：
混凝土泵送剂是用于混凝土拌合、施工时的一种外加剂，能够增加混凝土的工作 性，使混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能，泵送剂 是现代化混凝土施工过程中必须使用的一种外加剂。在常温环境中进行泵送施工，只掺入 泵送剂即可，但是在寒冷地区冬季负温下进行施工，还必须考虑混凝土的防冻性能，这时候 就需要防冻泵送剂，顾名思义，它既可赋予混凝土良好的可泵性，还可使混凝土具有防冻性 能。目前冬季施工混凝土所采用的液体防冻泵送剂，基本上是以萘系高效减水剂为主 体再复配其它缓凝、防冻等组分制成的。由于近年萘系减水剂主原料工业萘价格逐年攀升， 致使该防冻泵送剂生产成本越来越高。另外，受分子结构制约，使用该泵送剂配制的混凝土 坍落度损失十分明显，且混凝土容易发粘。聚羧酸类高性能减水剂从分子结构、作用原理和在混凝土中的表现行为与传统萘 系减水剂有很大区别，与传统减水剂相比聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高，混凝土拌合 物工作性及工作性保持性好，氯离子、硫酸盐和碱含量较低等特点，用其配制的混凝土收缩 率较小、可改善混凝土的体积稳定性和耐久性。近年来国内许多大中专院校及生产企业都 对聚羧酸减水剂的合成和应用进行了大量研究，且大批量工业化生产，聚羧酸减水剂的应 用是绿色混凝土外加剂发展的一个重要方向，目前存在的主要问题是价格较高、与萘系减 水剂常用的引气剂、防冻剂、缓凝剂等适应性不好。磺化丙酮-甲醛缩合物减水率高、对混凝土早期强度的增长非常有利，但是在配 制大流动性混凝土时的流动度损失较大，且掺加大剂量磺化丙酮-甲醛缩合物会使混凝土 表面颜色变深，因此影响了其应用推广。
发明内容
为克服以上问题，本发明提供了一种适宜在我国北方温度较低的冬季使用，性价 比较高的聚羧酸混凝土防冻泵送剂。本发明改变了传统防冻泵送剂主要依靠加入大剂量防冻盐来达到防冻效果的方 法，利用减少游离水总量、加入有机化合物的方法来改变混凝土的冰晶形态，有利于提高混 凝土的耐久性；与木质素磺酸钠进行复配，一方面可以降低减水剂的成本；另一方面可以 减小聚羧酸系减水剂单独使用时对掺量变化和其他材料变化的敏感性；掺加磺化丙酮-甲 醛缩合物可以有效利用该减水剂高减水率低成本的优势，利用磺化丙酮对聚羧酸系减水剂 进行改性，提高本发明聚羧酸防冻泵送剂的性价比。本发明是通过以下措施实现的一种混凝土防冻泵送剂，由以下重量百分比的原料组成
固含量为40%的聚羧酸减水剂20% ‘30% ；引气剂0. 3% ‘ 0. 4%缓凝剂0. 9% ‘ 2% ；固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物11%- 15% ；
木质素磺酸钠6% 10% ；
防冻组分2% 4% ；
余量为水。所述的混凝土防冻泵送剂，优选由以下重量百分比的原料组成 固含量为40%的聚羧酸减水剂20% ；
引气剂0.4%;
缓凝剂2% ；
固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物15% ；
木质素磺酸钠10% ；
防冻组分2% ；
余量为水。所述聚羧酸减水剂由以下步骤制得将35(Γ500份去离子水和18(Γ250份分子量 为2400的甲基烯基聚氧乙烯置于反应釜内，升温至6(T7(TC，加入0. 5^0. 8份双氧水反应 5 IOmin后，分别滴加60 80份50wt%的丙烯酸水溶液和5 10份10wt%的硫代硫酸钠水溶 液，4 5h滴加完毕，保温广2h，降温至40°C以下，中和至PH为6 7，得到所述聚羧酸减水剂， 分子量在5000 20000之间，调整固含量为40%。所述磺化丙酮-甲醛缩合物的分子量为300(Γ10000。所述弓丨气剂为三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。所述缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂中的一种或两种。所述防冻组分为乙二醇。所述的混凝土防冻泵送剂的制备方法，包括以下步骤
(1)将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入容器中，升温至45 55 °C，搅拌均勻；
(2)将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；
(3)将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均勻。本发明的有益效果是
1、利用本发明产品配制的混凝土性能好，其防冻性、泵送性、减水率、抗压强度比等综 合指标优于单纯使用聚羧酸减水剂或磺化丙酮-甲醛缩合物减水剂的防冻泵送剂。减水率 达到36%以上、60min坍落度基本不损失、28d抗压强度提高140%以上。2、本产品对各种水泥的适应性较强。3、性价比高，本发明产品中巧妙利用了磺化丙酮-甲醛缩合物成本低、与聚羧酸 类减水剂适应性好、且有较高减水率的特点，有效地在聚羧酸减水剂母体中配入磺化丙 酮_甲醛缩合物，解决了单独使用聚羧酸减水剂成本高的问题和单独使用磺化丙酮_甲醛 缩合物时混凝土变色问题。
具体实施例方式实施例1
将380kg去离子水和180kg分子量为MOO的甲基烯基聚氧乙烯(TPEG)置于反应釜内， 升温至60°C，加入0. 5kg双氧水反应8min后，分别滴加60kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和 5kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。4h滴加完毕，保温2h，降温至40°C以下，用碱液中和至 PH为6 7，既得所述聚羧酸减水剂，调整固含量为40%。将506 kg水、200 kg所得聚羧酸减水剂、4 kg三萜皂甙、150 kg 36%浓度的磺化 丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45 55°C。加入100 kg木质素磺酸钠投 入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是95(Tl000r/min，再转 入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg和乙二醇20 kg投入到反应釜中，搅拌均勻，自然冷却至 室温，既得成品HY-I。实施例2
将430kg去离子水和245kg分子量为MOO的甲基烯基聚氧乙烯(TPEG)置于反应釜内， 升温至70°C，加入0. 8kg双氧水反应IOmin后，分别滴加80kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和 8kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。证滴加完毕，保温lh，降温至40°C以下，用碱液中和至 PH为6 7，既得所述聚羧酸减水剂，分子量在5000 20000之间，调整固含量为40%。将481kg水、280kg所得聚羧酸减水剂、2kg脂肪醇聚氧乙烯醚、2kg三萜皂甙、110 kg磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45 55°C。加入70 kg木质素磺酸 钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是95(Tl000r/min， 再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠IOkg硼砂^g和乙二醇40 kg投入到反应釜中，搅拌均勻， 自然冷却至室温，既得成品HY-2。实施例3
将498kg水、250kg实施例2所得聚羧酸减水剂、3kg三萜皂甙、130 kg磺化丙酮-甲 醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45 55°C。加入80 kg木质素磺酸钠投入到反应 釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是95(Tl000r/min，再转入反应釜 内。将硼砂15kg和乙二醇30 kg投入到反应釜中，搅拌均勻，自然冷却至室温，既得成品 HY-3。实施例4
将483kg水、300kg实施例2所得聚羧酸减水剂、3kg脂肪醇聚氧乙烯醚、120 kg磺化丙 酮-甲醛缩合物溶液加入到反应釜中，升温至45 55°C。加入60 kg木质素磺酸钠投入到 反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀，离心时转速是95(Tl000r/min，再转入反 应釜内。将葡糖糖酸钠^g、硼砂4kg和乙二醇25 kg投入到反应釜中，搅拌均勻，自然冷却 至室温，既得成品HY-4。对比实施例1
将380kg去离子水和180kg分子量为MOO的甲基烯基聚氧乙烯(TPEG)置于反应釜内， 升温至60°C，加入0. 5kg双氧水反应8min后，分别滴加60kg 50%浓度的丙烯酸水溶液和 5kg 10%浓度的硫代硫酸钠水溶液。4h滴加完毕，保温2h，降温至40°C以下，用碱液中和至 PH为6 7，既得所述聚羧酸减水剂，将521 kg水、335 kg所得聚羧酸减水剂、4 kg三萜皂甙加入到反应釜中，升温至45 55°C。加入100 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完成后高速离心去沉淀， 离心时转速是95(Tl000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg和乙二醇20 kg投入 到反应釜中，搅拌均勻，自然冷却至室温，既得成品HY-5。对比实施例2
将484 kg水、4 kg三萜皂甙、372 kg 36%浓度的磺化丙酮-甲醛缩合物溶液加入到反 应釜中，升温至45 55°C。加入100 kg木质素磺酸钠投入到反应釜中，充分搅拌，溶解完 成后高速离心去沉淀，离心时转速是95(Tl000r/min，再转入反应釜内。将葡萄糖酸钠20 kg 和乙二醇20 kg投入到反应釜中，搅拌均勻，自然冷却至室温，既得成品HY-6。应用例1
参照JC475-2004《混凝土防冻剂》和JC473-2001《混凝土泵送剂》标准检测上述实施 例制备的聚羧酸防冻泵送剂，所得防冻泵送剂掺量为胶凝材料的1%，结果见下表1。 表1上述实施例制得泵送剂的性能效果对比表
项目HY-IHY-2HY-3HY-4HY-5HY-61减水率％3737363839 142泌水率比％525152085 53含气重％2.53.02.72.74.53.04凝结时间初凝Itiinm8010080130SO之差终凝fflin80609065125455抗压强度比(-15R-j 2324 23 2528 16TJ) %Rag 150152145149147110R-7+38135134127133129100R-7+S1551451361401331056收缩率比％2Ed1001051001101401007坍落度増加懂mm180175170165180 808坍落度保留值，mit 30min22021020021021013060min2151901801852051209渗透高度比，%30354035 801050次冻融强度损失率比，%4.56556.5 2011对钢筋锈tt作用无锈蚀无锈蚀无锈蚀无锈蚀无撤有12捕凝土变色无无无无无有13成本2S103305,530103437.540331294
由上表可以看出，本发明泵送剂的综合性能比单纯使用聚羧酸减水剂或单纯使用磺化 丙酮-甲醛缩合物减水剂的泵送剂的综合性能好，并且成本方面比单纯使用聚羧酸减水剂 的泵送剂降低了 14-30%，其中实施例1的综合性能最好，成本最低。
本产品对各种水泥的适应性较强，分别取武汉华新水泥、长春亚泰水泥、浙江三狮 水泥、江苏溧阳南方水泥水泥、辽宁金地球水泥、河南同力水泥等做比较试验，均有较好的 适应性。
权利要求
1. 一种混凝土防冻泵送剂，其特征是由以下重量百分比的原料组成固含量为40%的聚羧酸减水剂20% ‘30% ；引气剂0. 3% ‘ 0. 4%缓凝剂0. 9% ‘ 2% ；固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物11%- 15% ；木质素磺酸钠6% 10% ；防冻组分m 4% ；余量为水。
2.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于优选由以下重量百分比的原 料组成固含量为40%的聚羧酸减水剂20% ；引气剂0.4%;缓凝剂21 ；固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物15% ；木质素磺酸钠10% ；防冻组分2、；余量为水。
3.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述聚羧酸减水剂由以下步 骤制得将35(Γ500份去离子水和18(Γ250份分子量为MOO的甲基烯基聚氧乙烯置于反 应釜内，升温至6(T70°C，加入0. 5 0. 8份双氧水反应5 IOmin后，分别滴加60 80份50wt% 的丙烯酸水溶液和5 10份10wt%的硫代硫酸钠水溶液，4、h滴加完毕，保温广2h，降温至 400C以下，中和至PH为6 7，得到所述聚羧酸减水剂，分子量在500(Γ20000之间，调整固含 量为40%。
4.根据权利要求1所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述磺化丙酮-甲醛缩合物 的分子量为3000 10000。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述引气剂为三 萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述缓凝剂为葡 萄糖酸钠和硼砂中的一种或两种。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂，其特征在于所述防冻组分为 乙二醇。
8.—种权利要求1-4中任一项所述的混凝土防冻泵送剂的制备方法，其特征是包括以 下步骤(1)将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入容器中，升温至45 55 °C，搅拌均勻；(2)将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；(3)将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均勻。
全文摘要
本发明涉及混凝土泵送剂领域，涉及一种低成本混凝土防冻泵送剂及制备方法。由以下重量百分比的原料组成固含量为40%的聚羧酸减水剂20～30%；引气剂0.3～0.4%；缓凝剂0.9～2%；固含量为36%的磺化丙酮-甲醛缩合物11～15%；木质素磺酸钠6～10%；防冻组分2～4%；余量为水。制备方法将水、引气剂、聚羧酸减水剂和磺化丙酮-甲醛缩合物加入升温至45～55℃，搅拌均匀；将木质素磺酸钠投入容器中搅拌，离心去沉淀；将缓凝剂和防冻组分加入，搅拌均匀。性能好，其防冻性、泵送性、减水率、抗压强度比等综合指标优于单纯使用聚羧酸减水剂或磺化丙酮-甲醛缩合物减水剂的防冻泵送剂；适应性较强，性价比高。
文档编号C04B24/24GK102060463SQ20101057125
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者傅秀新, 冯恩娟, 朱化雨, 赵洪义 申请人:山东宏艺科技股份有限公司