本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种适用高含泥量混凝土的抗泥剂制备方法。
背景技术：
混凝土材料是应用最为广泛的建筑材料，聚羧酸减水剂目前是制备混凝土的必要外加剂，其具有掺量低、减水率高、收缩小、强度高、保坍性好、无污染等特点，但是它在使用过程中也暴露出一个突出问题，即混凝土中砂石含有的泥粉使聚羧酸系减水剂的性能受到很大影响，导致混凝土流动度差、坍落度损失大、强度降低。目前，随着国家对砂资源开采限制力度不断加大，一些含泥量较高的沙石，例如机制砂、建筑垃圾等已经渐渐用于混凝土材料。在这种情况下，如何提高聚羧酸减水剂的抗泥性能已经成为本领域关注的热点问题，具有重要的理论价值和实际意义。
目前，提高聚羧酸减水剂抗泥性能的方法主要有：一方面从优化减水剂本身分子结构出发，调整减水剂的合成材料和方法，使其本身具有较强的抗泥性；另一方面研发抗泥剂作为添加剂，与聚羧酸减水剂复配，使抗泥剂和粘土优先进行插层吸附，以减少高泥量对聚羧酸系减水剂产生的负面影响，同时提高混凝土的工作性能。
目前，已有一些关于抗泥剂方面的报道。专利cn102775088a提出了一种阻泥型混凝土减水剂及制备方法，其方法是利用甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚进行酯化反应，再将聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯酸系单体、乙烯基阳离子单体等通过自由基引发聚合制得。专利cn102617811a提出了一种两性乙烯基聚合物混凝土抗泥剂的制备方法，其流程为通过将季铵盐型泥土稳定剂、无机钾盐、有机磷阻垢剂和聚羧酸减水剂复配使用。专利cn104177543b提出一种混凝土抗泥剂及其制备方法，其具体过程是：以顺丁烯二酸酐、醇醚和磷酸(盐)为反应原料，顺丁烯二酸酐与醇醚发生酯化反应，与磷酸(盐)发生磷酰化或膦化反应，分别接枝聚合得到含羧钠基、酯基、醚基和膦基(磷酰基)的小分子共聚物。在相关的报道中，上述三种抗泥剂主要针对泥土为蒙脱土情况，并未提出对其他类型粘土具有良好的抗泥性能。为解决上述问题，本发明提出了一种适用高含泥量混凝土的抗泥剂制备方法，其中高含泥量指相对于集料质量含泥土量达到3％以上。
技术实现要素：
本发明的基本思路为：合成具有高活性、短侧链的与聚羧酸减水剂侧链结构相似的抗泥剂，它能够优先吸附泥土颗粒，从而抑制泥土对聚羧酸减水剂的吸附作用，但其本身不具备减水效果。
本发明混凝土抗泥剂的技术方案是：
1.制备该抗泥剂的原材料包括以下质量含量的材料组分如下，全部原材料质量百分比之和为100％。
(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸：10～15％
丁醇：10～20％
丙醇：10～20％
氢氧化钠溶液：5～25％
氢氧化钠：5～15％
双氧水溶液：10～20％
水：30～35％
还原剂：0.1～0.5％
阻聚剂：0.5～1％
上述方案中，所述的双氧水溶液浓度为25～35wt％；所述氢氧化钠溶液浓度为30～40wt％。还原剂为硫酸钛或亚乙基脲，阻聚剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、异戊二烯中的一种或两种。
首先在氢氧化钠溶液中添加(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，反应时间控制在5～20min，反应温度为20～30℃，生成产物一；然后先将丁醇与丙醇按照形成混合溶液，将氧化还原体系投入溶液中，所述的氧化还原体系包括双氧水溶液和还原剂，使丁醇与丙醇聚合生成短链，在反应温度为70～100℃反应0.5～2h后添加阻聚剂阻止其生成长链，生成产物二；最后将产物一和产物二在氢氧化钠溶液中发生取代，反应温度控制在50～70℃，时间为2～3h，生成抗泥剂。
2.制备该抗泥剂具体流程如下：
第一步，在氢氧化钠碱溶液中添加(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，使其发生酸碱中和反应，苯环上羟基的氢原子被na+所取代生成产物一，反应时间控制在5～20min，反应温度为20～30℃；
第二步，在温度为70～100℃条件下，将丁醇与丙醇混合形成混合溶液，控制氧化还原体系作用时间使混合溶液相互取代，生成具有不同长度的侧链的产物二，其中需要添加阻聚剂阻止其生成长侧链；
第三步，在温度为50～70℃条件下，将两种产物在氢氧化钠溶液中发生取代，反应时间为2～3h，生成带短侧链的抗泥剂，冷却到室温后添加氢氧化钠或者水调节抗泥剂固含量。
进一步，丁醇与丙醇之间的质量比例为0.8～1.3。
进一步，氧化还原体系包括双氧水溶液和还原剂，将双氧水溶液和还原剂分别用单向膜包裹投入混合溶液中，经过0.5～2h后，将双氧水溶液和还原剂再从混合溶液中提取出来。
3.所制备该抗泥剂结构如下：
其中，m指na或者h；n’与n”＝5～15,取整数；m’与m”＝3或者4，分子量为750～1000；
该抗泥剂结构具有如下优异效果：(1)本发明所得抗泥剂与其他同类产品相比有较高的溶解能力，与不同类型减水剂均具有良好的相溶性；(2)本发明所得抗泥剂具有生产工艺简单，原料低廉易得，产品环保无毒，具有很强的可操作性；(3)本发明所得抗泥剂对多种层状粘土(如高岭土、蒙脱土、伊利石等)均具有很强的吸附作用，抗含泥量高，同时该抗泥剂对不同的水泥、砂石、粉煤灰和矿粉等原材料有较好的相容性，应用面广。
具体实施方式
实施案例一
首先，按照重量份数在烧杯中添加10g浓度为35wt％氢氧化钠碱溶液，调节实验温度为25℃，向烧杯中添加10g(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，使其发生酸碱中和反应，苯环上羟基的氢原子被na+所取代生成产物一，反应时间为10min；同时，在温度为85℃条件下，将10g丁醇与10g丙醇形成混合溶液，之后控制单向膜分别包裹10g浓度为30wt％双氧水溶液和0.1g硫酸钛组成氧化还原体系在混合溶液中作用2h后取出，使混合溶液相互取代生成不同长度的侧链，生成产物二，添加乙烯-醋酸乙烯共聚物0.5g阻止其生成长链；其次，使上述两步所得物质温度达到60℃，将加热后两种产物在10g浓度为35wt％氢氧化钠碱溶液中发生取代，反应时间为2.5h；最后，将所产生的溶液冷却常温后加入氢氧化钠或者水，调节其固含量达到30％，制得抗泥剂a1。
实施案例二
首先，按照重量份数在烧杯中添加10g浓度为35wt％氢氧化钠碱溶液，调节实验温度为25℃，向烧杯中添加12g(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，使其发生酸碱中和反应，苯环上羟基的氢原子被na+所取代生成产物一，反应时间为15min；同时，在温度为90℃条件下，将15g丁醇与12g丙醇形成混合溶液，之后由单向膜分别包裹15g浓度为30wt％双氧水溶液和0.3g亚乙基脲所组成氧化还原体系在混合溶液中作用1h后取出，使混合溶液相互取代生成不同长度的侧链，生成产物二，添加异戊二烯0.75g阻止其生成长链；其次，分别加热上述两步所得物质，使其温度达到60℃，将加热后两种产物在10g浓度为35wt％氢氧化钠碱溶液中发生取代，反应时间为2.5h；最后，将所产生的溶液冷却室温后加入氢氧化钠或者水，调节其固含量达到30％，制得抗泥剂a2。
实施案例三
首先，按照重量份数在烧杯中添加10g浓度为35wt％氢氧化钠溶液，调节实验温度为25℃，向烧杯中添加15g(3s-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷磺酸，使其发生酸碱中和反应，苯环上羟基的氢原子被na+所取代生成产物一，反应时间为15min；同时，在温度为90℃条件下，将17g丁醇与20g丙醇形成混合溶液，之后由单向膜分别包裹20g浓度为30wt％双氧水溶液和0.5g亚乙基脲所组成氧化还原体系在混合溶液中作用0.5h后取出，使混合溶液相互取代生成不同长度的侧链，生成产物二，添加异戊二烯1g阻止其生成长链；其次，分别加热上述两步所得物质，使其温度达到60℃，将加热后两种产物在10g浓度为35wt％氢氧化钠溶液中发生取代，反应时间为2.5h；最后，将所产生的溶液冷却室温后加入氢氧化钠或者水，调节其固含量达到30％，制得抗泥剂a3。
具体应用效果评价
配置c60自密实混凝土，其基准配合比见表1，减水剂为聚羧酸减水剂。在此基础上，内掺相对集料质量3％(即50.7kg)蒙脱土、伊利土、高岭土和自筛土四种粘土，测量了所合成抗泥剂对含有泥土混凝土的扩展度和1h后扩展度以及3d和28d抗压强度的影响，其结果见表2。
其中，自筛土的处理方式如下：选取北京某地区的普通土，通过200目筛子后，在烘干箱中以105℃温度烘干24h，制得所需自筛土。
表1混凝土基准配合比
表2混凝土抗泥剂掺量及其扩展度和强度结果
根据上述混凝土扩展度和强度实验结果可知，所合成的抗泥剂均具有较强的抗泥能力，能够在高含泥量状态下保证混凝土的扩展度，且具有良好的保持流动性能力。在高掺泥情况下混凝土流动性损失较小，保证混凝土的施工性能，且能够改善混凝土的抗压强度。该抗泥剂为机制砂、建筑垃圾等可再生资源代替优质河砂应用于混凝土提供了便利条件，具有重要实用价值。