本发明涉及建筑材料
技术领域：
，具体涉及一种早强型高性能聚羧酸减水剂及其制备方法。
背景技术：
：聚羧酸系减水剂是综合性能十分优异的第三代减水剂，自20世纪80年代末就开始在日本、德国、美国等发达国家生产应用。其具有减水率高、混凝土坍落度经时损失小、掺量低、对混凝土强度贡献大、环保性好等诸多优点，从高速铁路、客运专线到港口码头、机场再到城市商品混凝土搅拌站，国内许多应用企业开始选择聚羧酸减水剂作为混凝土必不可少的第五组分。但由于聚羧酸系高性能减水剂在我国的应用、发展时间相对较短，其应用技术研究尚处于起步阶段，以萘系减水剂为代表的复配经典理论和普遍经验已经不再适用，因此工程实践中遇到了许多亟待解决的新问题。与萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐等减水剂相比较，聚羧酸减水剂由于其优异的性能已经成为混凝土外加剂最新产品的代表。我国近几年在聚羧酸减水剂的研究与应用方面取得了快速发展，但品种相对单一，应用技术研究也不够充分，尚不能满足不同工程和不同地区对减水剂多样化的要求。在建筑施工中，为了使混凝土的早期强度快速增长，需要在混凝土的拌合物中掺加一定数量的早强减水剂。但是，早强型聚羧酸减水剂的综合性能较差，譬如含气量较高，初凝时间与终凝时间均较长等，无法满足一些特殊场合的使用要求。技术实现要素：本发明针对现有技术的不足，提供了一种掺量低、早强效果好、收缩率低、减水率高、适用温度低的早强型高性能聚羧酸减水剂。本发明还提供了该早强型高性能聚羧酸减水剂的制备方法。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种早强型高性能聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料制得的：聚羧酸系减水剂100份、缓凝剂10-15份、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物12-16份、二乙醇单异丙醇胺8-10份、木质素磺酸钠8-12份、2-乙基-4-甲基咪唑3-5份、十四烷基三甲基溴化铵0.5-1.5份、五水偏硅酸钠10-20份、水250-450份。所述的，缓凝剂为葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种。所述的，聚羧酸系减水剂的固含量为40％。所述的，二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制得的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在95℃，维持体系恒温，每隔1h测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。所述的，二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0：0.8。所述的，催化剂为质量分数1.4％的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为二乙醇单异丙醇胺质量的0.5％。一种早强型高性能聚羧酸减水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1)将聚羧酸系减水剂与水混合均匀；2)将缓凝剂、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物和五水偏硅酸钠加至步骤1)混合均匀的溶液中，搅拌5-10min；再加入二乙醇单异丙醇胺、木质素磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑和十四烷基三甲基溴化铵，搅拌10-20min，得早强型高性能聚羧酸减水剂。本发明早强型高性能聚羧酸减水剂的掺量为混凝土中胶凝材料用量的1-2wt％。本发明各组分很好的发挥了协同效应，其中聚羧酸系减水剂起减少混凝土拌合用水、促进混凝土早强剂、微引气作用；木质素磺酸钠兼具减水、缓凝、引气三重功效，可以起到改善混凝土包裹性能的作用；2-乙基-4-甲基咪唑、十四烷基三甲基溴化铵和五水偏硅酸钠协同作用，其早强、防冻效果优异，塑化性能好；二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物和二乙醇单异丙醇胺起提高混凝土早期强度作用；缓凝剂起缓凝作用；水起溶剂作用。本发明早强型高性能聚羧酸减水剂具有以下优点：(1)适用温度低，可在温度高于-15℃的条件下使用；(2)各种组分间相容性较好，可确保较长时间储存均匀稳定；(3)组分中不含氯离子，避免了对钢筋的锈蚀作用；(4)组分中无强腐蚀性或刺激性气味物质存在，使用安全环保；(5)收缩率低，有效提高混凝土的耐久性能；(6)减水率高，可大幅降低水灰比，确保混凝土强度；(7)保坍效果好，很好的满足混凝土施工性能；(8)掺量低，具有显著的经济和社会效益，适合大规模生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。本发明所用的原料为市售，常规购买所得。实施例1一种早强型高性能聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料制得的：聚羧酸系减水剂100份、缓凝剂15份、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物12份、二乙醇单异丙醇胺8份、木质素磺酸钠12份、2-乙基-4-甲基咪唑3份、十四烷基三甲基溴化铵1.5份、五水偏硅酸钠10份、水250份。所述的，缓凝剂为葡萄糖酸钠。所述的，聚羧酸系减水剂的固含量为40％。所述的，二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制得的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在95℃，维持体系恒温，每隔1h测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。所述的，二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0：0.8。所述的，催化剂为质量分数1.4％的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为二乙醇单异丙醇胺质量的0.5％。一种早强型高性能聚羧酸减水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1)将聚羧酸系减水剂与水混合均匀；2)将缓凝剂、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物和五水偏硅酸钠加至步骤1)混合均匀的溶液中，搅拌5min；再加入二乙醇单异丙醇胺、木质素磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑和十四烷基三甲基溴化铵，搅拌10-20min，得早强型高性能聚羧酸减水剂。实施例2一种早强型高性能聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料制得的：聚羧酸系减水剂100份、缓凝剂13份、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物14份、二乙醇单异丙醇胺9份、木质素磺酸钠10份、2-乙基-4-甲基咪唑4份、十四烷基三甲基溴化铵1份、五水偏硅酸钠15份、水350份。所述的，缓凝剂为六偏磷酸钠。所述的，聚羧酸系减水剂的固含量为40％。所述的，二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制得的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在95℃，维持体系恒温，每隔1h测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。所述的，二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0：0.8。所述的，催化剂为质量分数1.4％的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为二乙醇单异丙醇胺质量的0.5％。一种早强型高性能聚羧酸减水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1)将聚羧酸系减水剂与水混合均匀；2)将缓凝剂、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物和五水偏硅酸钠加至步骤1)混合均匀的溶液中，搅拌8min；再加入二乙醇单异丙醇胺、木质素磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑和十四烷基三甲基溴化铵，搅拌10-20min，得早强型高性能聚羧酸减水剂。实施例3一种早强型高性能聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料制得的：聚羧酸系减水剂100份、缓凝剂10份、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物16份、二乙醇单异丙醇胺10份、木质素磺酸钠8份、2-乙基-4-甲基咪唑5份、十四烷基三甲基溴化铵0.5份、五水偏硅酸钠20份、水450份。所述的，缓凝剂为三聚磷酸钠。所述的，聚羧酸系减水剂的固含量为40％。所述的，二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制得的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在95℃，维持体系恒温，每隔1h测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。所述的，二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0：0.8。所述的，催化剂为质量分数1.4％的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为二乙醇单异丙醇胺质量的0.5％。一种早强型高性能聚羧酸减水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1)将聚羧酸系减水剂与水混合均匀；2)将缓凝剂、二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物和五水偏硅酸钠加至步骤1)混合均匀的溶液中，搅拌10min；再加入二乙醇单异丙醇胺、木质素磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑和十四烷基三甲基溴化铵，搅拌10-20min，得早强型高性能聚羧酸减水剂。对比例一种聚羧酸减水剂，是由以下重量份的原料制得的：聚羧酸系减水剂100份、缓凝剂13份、木质素磺酸钠10份、2-乙基-4-甲基咪唑4份、十四烷基三甲基溴化铵1份、五水偏硅酸钠15份、水350份。所述的，缓凝剂为六偏磷酸钠。所述的，聚羧酸系减水剂的固含量为40％。所述的，催化剂为质量分数1.4％的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为二乙醇单异丙醇胺质量的0.5％。一种聚羧酸减水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：1)将聚羧酸系减水剂与水混合均匀；2)将缓凝剂和五水偏硅酸钠加至步骤1)混合均匀的溶液中，搅拌8min；再加入木质素磺酸钠、2-乙基-4-甲基咪唑和十四烷基三甲基溴化铵，搅拌10-20min，得聚羧酸减水剂。水泥净浆流动度及其保持性能水泥净浆流动度及流动度经时损失按照gb/8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。采用p.0.42.5r水泥，w/c＝0.29。试验结果如表1所示。表1水泥净浆流动度及其保持性能分组掺量/％5min/mm30min/mm60min/mm实施例11.2285270255实施例21.2290280265实施例31.2285275250对比例1.2185140120从表1可以看出，与对比例相比，本发明实施例1-3制备的早强型高性能聚羧酸减水剂的流动性以及流动度保持效果均在各组分的共同作用下有较大提升。早强型高性能聚羧酸减水剂性能检测结果将实施例1-3制备的早强型高性能聚羧酸减水剂及对比例1制备的聚羧酸减水剂按胶凝材料用量的1.5wt％掺入同批次混凝土中，按照相关国家标准分别进行检测。减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差按照gb8076-2008《混凝土外加剂》进行测定和计算。混凝土试块制作、养护及检测等按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。试验结果如表2所示。表2早强型高性能聚羧酸减水剂性能检测结果由表2可以看出，本发明实施例1-3制得的早强型高性能聚羧酸减水剂均符合gb8076-2008《混凝土外加剂》标准中关于早强型高性能减水剂的相关指标要求。与对比例相比，本发明的早强型高性能聚羧酸减水剂各组分的共同作用下在减水率、抗压强度比、收缩率比等关键指标上面均有优势，本发明的早强型高性能聚羧酸减水剂使用效果优良，成本优势明显，值得大范围推广。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12