本发明公开了一种绿色早强型混凝土减水剂的制备方法，属于混凝土添加剂的技术领域。
背景技术：
混凝土减水剂是指在混凝土和易性、水泥用量不变的条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度的外加剂，其通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力或立体排斥力等阻碍或破坏颗粒的絮凝结构，从而能够在节约水泥用量的同时，保证混凝土的和易性及强度。由于水泥化学组成、掺合料、混凝土配合比、水灰比等要素的多变性，使得混凝土减水剂的使用效果出现差异。
目前，减水剂主要可以分为四大类：一是以木质素系为主的普通减水剂，该类减水剂多为粉状低引气性缓凝剂，具有微引气性，可提高混凝土的抗渗冻融性能，但该类减水剂的分子结构以芳香环为主，柔顺性较差。二是以萘系减水剂为代表的高效减水剂，这类减水剂以绿色环保和较高的塑性受到青睐，但萘系减水剂受分子结构的制约，无法从根本上改善混凝土的保坍性能和掺量过大的问题。三是聚羧酸类高性能减水剂，这类减水剂具有超分散性，发展迅猛。但其不耐硬水，会影响掺量。四是脂肪族磺酸盐类减水剂，其具有优良减水特性，但减水性能不佳，同时原料有污染，有刺激性气味，不符合绿色生产的要求。随着混凝土科学的发展，高分子化学和材料分子设计理论不断取得新进展，对混凝土减水剂提出了更高的要求。目前混凝土中残余高效减水剂的浓度降低过快导致混凝土坍损过快成为亟待解决的工程问题。而解决这类问题的方法主要是通过调整各组分的配合比，采用增加聚羧酸减水剂的用量或者使用葡萄糖酸钠、蔗糖、糖蜜等缓凝剂复配方方法来解决水泥适应性中坍落度损失过快，保坍能力差的问题。但是缓凝剂的加入并不能从根本上解决保坍能力弱的问题，过多的掺杂量反而会使混凝土的凝结时间延长，降低混凝土质量，影响施工进度。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对传统混凝土减水剂使用后无法有效抑制混凝土的坍落度损失，硬化初期的早期强度较差，导致混凝土质量较低，影响施工进度的问题，提供了一种以风化煤水煤浆与沼气液混合发酵提取物浓缩液，复配植物组织发霉降解产物，再加入硅酸钠及硅烷偶联剂，制得绿色早强型混凝土减水剂的方法。本发明首先将风化煤湿法球磨粉碎后与沼气液混合发酵，与氢氧化钠溶液反应后将滤液浓缩，制得浓缩液，再将稗草根和南瓜粉碎后发霉降解，经离心分离后收集上层液，最后与硅酸钠和硅烷偶联剂复配，经喷雾干燥制得绿色早强型混凝土减水剂。本发明利用风化煤及稗草和南瓜降解产物中的有效成分，在硅烷偶联剂的作用下可与混凝土颗粒产生较强的吸附作用，增大混凝土颗粒的负电性，使其与减水剂中钠离子构成扩散双电层，从而有效增加胶体的稳定性，提高早期强度，并且使用后可降低混凝土粘度，增加混凝土流动性，并使颗粒充分分散，多余的自由水被释放，减少用水量，方便水泥拌和作业，有效解决了传统混凝土减水剂使用后早期强度差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取300～500g风化煤，倒入球磨罐中，再加入400～600mL水，按球料质量比为10：1～20：1加入氧化锆球磨珠，球磨45～60min后出料，过80～100目筛，得水煤浆，随后将所得水煤浆与沼气液按体积比为2：1～4：1倒入发酵罐中，于温度为30～35℃，转速为200～300r/min条件下，恒温密闭发酵5～7天；
（2）待发酵结束，将发酵罐中物料倒入盛有800～1000mL水的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节水浴温度至80～85℃，搅拌转速至300～500r/min，在恒温搅拌状态下，滴加质量分数为8～10%氢氧化钠溶液，调节pH至10.8～11.2，继续恒温搅拌反应60～90min，过滤，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/8，得浓缩液，备用；
（3）依次称取200～300g稗草根，300～400g南瓜，用清水反复清洗3～5次后转入植物组织粉碎机中，再加入400～600mL水，粉碎后过20～40目筛，得混合浆液，再将所得混合浆液置于避光通风处，静置直至发霉，随后将发霉后的混合浆液转入恒温恒湿培养箱中，于温度为30～35℃，相对湿度为80～85%条件下，恒温恒湿培养5～7天；
（4）待培养结束，将培养箱中混合浆液转入高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下灭菌处理15～20min，再将灭菌后的混合浆液转入离心机，以5000～6000r/min转速离心分离20～30min，收集得上层液；
（5）在带搅拌器的三口烧瓶中依次加入100～120mL步骤（2）备用浓缩液，200～300mL上述所得上层液，20～30g硅酸钠，再将三口烧瓶置于水浴锅中，于温度为70～80℃，转速为400～500r/min条件下，恒温搅拌混合10～15min，再加入8～10mL硅烷偶联剂KH-570，继续恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，将烧瓶中物料转入喷雾干燥器中，控制进料速度为8～10mL/min，于进风口温度为140～150℃，出风口温度为80～85℃条件下，喷雾干燥，即得绿色早强型混凝土减水剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，在混凝土搅拌机中，依次加入200～250份水泥，160～180份黄沙，100～150份水，于60～80r/min转速下搅拌混合45～60min，再将本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂按水泥质量的2～4%掺入混凝土搅拌机中，于转速为60～80r/min条件下，搅拌15～20min后浇筑使用。经检测，本发明制得的绿色早强型混凝土减水剂的减水率为25～30%，使用1～2h后，坍落度仅为50～70mm，提高了混凝土的质量。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂能将水泥和水包裹起来，防止砂浆中水分的挥发，减缓水泥的水化速度，从而表现出较好的保坍性；
（2）本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂能延长凝结时间，增强了拌水泥砂浆粘聚性能，在使用过程中没有泌水现象发生。
具体实施方式
称取300～500g风化煤，倒入球磨罐中，再加入400～600mL水，按球料质量比为10：1～20：1加入氧化锆球磨珠，球磨45～60min后出料，过80～100目筛，得水煤浆，随后将所得水煤浆与沼气液按体积比为2：1～4：1倒入发酵罐中，于温度为30～35℃，转速为200～300r/min条件下，恒温密闭发酵5～7天；待发酵结束，将发酵罐中物料倒入盛有800～1000mL水的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节水浴温度至80～85℃，搅拌转速至300～500r/min，在恒温搅拌状态下，滴加质量分数为8～10%氢氧化钠溶液，调节pH至10.8～11.2，继续恒温搅拌反应60～90min，过滤，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/8，得浓缩液，备用；依次称取200～300g稗草根，300～400g南瓜，用清水反复清洗3～5次后转入植物组织粉碎机中，再加入400～600mL水，粉碎后过20～40目筛，得混合浆液，再将所得混合浆液置于避光通风处，静置直至发霉，随后将发霉后的混合浆液转入恒温恒湿培养箱中，于温度为30～35℃，相对湿度为80～85%条件下，恒温恒湿培养5～7天；待培养结束，将培养箱中混合浆液转入高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下灭菌处理15～20min，再将灭菌后的混合浆液转入离心机，以5000～6000r/min转速离心分离20～30min，收集得上层液；在带搅拌器的三口烧瓶中依次加入100～120mL备用浓缩液，200～300mL上述所得上层液，20～30g硅酸钠，再将三口烧瓶置于水浴锅中，于温度为70～80℃，转速为400～500r/min条件下，恒温搅拌混合10～15min，再加入8～10mL硅烷偶联剂KH-570，继续恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，将烧瓶中物料转入喷雾干燥器中，控制进料速度为8～10mL/min，于进风口温度为140～150℃，出风口温度为80～85℃条件下，喷雾干燥，即得绿色早强型混凝土减水剂。
实例1
称取300g风化煤，倒入球磨罐中，再加入400mL水，按球料质量比为10：1：1加入氧化锆球磨珠，球磨45min后出料，过80目筛，得水煤浆，随后将所得水煤浆与沼气液按体积比为2：1：1倒入发酵罐中，于温度为30℃，转速为200r/min条件下，恒温密闭发酵5天；待发酵结束，将发酵罐中物料倒入盛有800mL水的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节水浴温度至80℃，搅拌转速至300r/min，在恒温搅拌状态下，滴加质量分数为8%氢氧化钠溶液，调节pH至10.8，继续恒温搅拌反应60min，过滤，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪，于温度为75℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/8，得浓缩液，备用；依次称取200g稗草根，300g南瓜，用清水反复清洗3次后转入植物组织粉碎机中，再加入400mL水，粉碎后过20目筛，得混合浆液，再将所得混合浆液置于避光通风处，静置直至发霉，随后将发霉后的混合浆液转入恒温恒湿培养箱中，于温度为30℃，相对湿度为80%条件下，恒温恒湿培养5天；待培养结束，将培养箱中混合浆液转入高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下灭菌处理15min，再将灭菌后的混合浆液转入离心机，以5000r/min转速离心分离20min，收集得上层液；在带搅拌器的三口烧瓶中依次加入100mL备用浓缩液，200mL上述所得上层液，20g硅酸钠，再将三口烧瓶置于水浴锅中，于温度为70℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合10min，再加入8mL硅烷偶联剂KH-570，继续恒温搅拌反应2h，待反应结束，将烧瓶中物料转入喷雾干燥器中，控制进料速度为8mL/min，于进风口温度为140℃，出风口温度为80℃条件下，喷雾干燥，即得绿色早强型混凝土减水剂。
按重量份数计，在混凝土搅拌机中，依次加入200份水泥，160份黄沙，100份水，于60r/min转速下搅拌混合45min，再将本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂按水泥质量的2%掺入混凝土搅拌机中，于转速为60r/min条件下，搅拌15min，经检测，本发明制得的绿色早强型混凝土减水剂的减水率为25%，使用1h后，坍落度仅为50mm，增强了混凝土的质量。
实例2
称取500g风化煤，倒入球磨罐中，再加入600mL水，按球料质量比为10：20：1加入氧化锆球磨珠，球磨60min后出料，过100目筛，得水煤浆，随后将所得水煤浆与沼气液按体积比为2：4：1倒入发酵罐中，于温度为35℃，转速为300r/min条件下，恒温密闭发酵7天；待发酵结束，将发酵罐中物料倒入盛有1000mL水的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节水浴温度至85℃，搅拌转速至500r/min，在恒温搅拌状态下，滴加质量分数为10%氢氧化钠溶液，调节pH至11.2，继续恒温搅拌反应90min，过滤，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪，于温度为80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/8，得浓缩液，备用；依次称取300g稗草根，400g南瓜，用清水反复清洗5次后转入植物组织粉碎机中，再加入600mL水，粉碎后过40目筛，得混合浆液，再将所得混合浆液置于避光通风处，静置直至发霉，随后将发霉后的混合浆液转入恒温恒湿培养箱中，于温度为35℃，相对湿度为85%条件下，恒温恒湿培养7天；待培养结束，将培养箱中混合浆液转入高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下灭菌处理20min，再将灭菌后的混合浆液转入离心机，以6000r/min转速离心分离30min，收集得上层液；在带搅拌器的三口烧瓶中依次加入120mL备用浓缩液，300mL上述所得上层液，30g硅酸钠，再将三口烧瓶置于水浴锅中，于温度为80℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合15min，再加入10mL硅烷偶联剂KH-570，继续恒温搅拌反应4h，待反应结束，将烧瓶中物料转入喷雾干燥器中，控制进料速度为10mL/min，于进风口温度为150℃，出风口温度为85℃条件下，喷雾干燥，即得绿色早强型混凝土减水剂。
按重量份数计，在混凝土搅拌机中，依次加入250份水泥，180份黄沙，150份水，于80r/min转速下搅拌混合60min，再将本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂按水泥质量的4%掺入混凝土搅拌机中，于转速为80r/min条件下，搅拌20min后浇筑使用。经检测，本发明制得的绿色早强型混凝土减水剂的减水率为26%，使用2h后，坍落度仅为70mm，增强了混凝土的质量。
实例3
称取400g风化煤，倒入球磨罐中，再加入500mL水，按球料质量比为10：10：1加入氧化锆球磨珠，球磨52.5min后出料，过90目筛，得水煤浆，随后将所得水煤浆与沼气液按体积比为2：2.5：1倒入发酵罐中，于温度为32.5℃，转速为100r/min条件下，恒温密闭发酵6天；待发酵结束，将发酵罐中物料倒入盛有900mL水的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节水浴温度至82.5℃，搅拌转速至400r/min，在恒温搅拌状态下，滴加质量分数为9%氢氧化钠溶液，调节pH至10，继续恒温搅拌反应75min，过滤，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪，于温度为77.5℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/8，得浓缩液，备用；依次称取250g稗草根，350g南瓜，用清水反复清洗4次后转入植物组织粉碎机中，再加入500mL水，粉碎后过30目筛，得混合浆液，再将所得混合浆液置于避光通风处，静置直至发霉，随后将发霉后的混合浆液转入恒温恒湿培养箱中，于温度为32.5℃，相对湿度为82.5%条件下，恒温恒湿培养6天；待培养结束，将培养箱中混合浆液转入高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下灭菌处理17.5min，再将灭菌后的混合浆液转入离心机，以5500r/min转速离心分离25min，收集得上层液；在带搅拌器的三口烧瓶中依次加入110mL备用浓缩液，250mL上述所得上层液，25g硅酸钠，再将三口烧瓶置于水浴锅中，于温度为75℃，转速为450r/min条件下，恒温搅拌混合12.5min，再加入9mL硅烷偶联剂KH-570，继续恒温搅拌反应3h，待反应结束，将烧瓶中物料转入喷雾干燥器中，控制进料速度为9mL/min，于进风口温度为145℃，出风口温度为82.5℃条件下，喷雾干燥，即得绿色早强型混凝土减水剂。
按重量份数计，在混凝土搅拌机中，依次加入225份水泥，170份黄沙，125份水，于70r/min转速下搅拌混合52.5min，再将本发明所得的绿色早强型混凝土减水剂按水泥质量的3%掺入混凝土搅拌机中，于转速为70r/min条件下，搅拌17min后浇筑使用。经检测，本发明制得的绿色早强型混凝土减水剂的减水率为30%，使用2h后，坍落度仅为60mm，增强了混凝土的质量。