本发明涉及建筑建材混凝土领域，具体涉及一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂及其复配方法。
背景技术：
水泥混凝土材料是当今土木工程领域用途最广、用量最大的建筑材料之一，发挥着其他材料无法替代的功能和作用。天然砂虽然长期作为传统的混凝土细骨料，但由于其为不可再生能源，随着天然砂资源的不断减少，现存的天然砂的储存量已经无法满足生产混凝土原材料的需要，而机制砂替代天然砂有效的解决了这方面需求。用合适掺量机制砂替代天然砂是目前政府和行业的引导方向，是走可持续发展道路的必然要求。然而，混凝土中砂石含泥量高已成为亟需解决的问题，而机制砂混凝土中仍然也存在着一定含量的泥土，而相对于萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂以及氨基磺酸系减水剂等，聚羧酸减水剂对于混凝土中的泥含量更为敏感，表现为掺量升高、混凝土保坍效果差、强度降低等，因此开发出一种高效的抗泥型外加剂成为我国混凝土行业今后长足发展的一项重要任务。
专利cn104556770b采用了一种聚羧酸减水剂、二丙胺和六偏磷酸钠合成制备的外加剂，虽然能够针对泥粉和石粉含量较高的机制砂混凝土，改善其工作性能和力学性能，但在大力推广机制砂替代天然砂制备机制砂混凝土的过程中，其原材料成本过高，且二丙胺和六偏酸磷钠有毒性，对人体有害。
专利cn108409193a公开了一种机制砂c120超高强混凝土聚羧酸外加剂的制备方法，该外加剂各组分的重量百分比为：减水型聚羧酸减水剂30-50％、降粘型聚羧酸减水剂22.5-35％、缓凝剂1.5-5％、消泡剂0.1-0.25％、水10-45％。该专利报道了一种以聚羧酸减水剂为基础原材料，复掺少量缓凝剂和消泡剂，但该种外加剂仅针对机制砂c120超高强混凝土。因此，有必要开发一种制备工艺简单、成本低廉、环境友好，且能显著改善普通机制砂混凝土工作性能和力学性能的外加剂。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂及其复配方法，该外加剂可用于提高机制砂混凝土的抗泥性能，能显著提高机制砂混凝土的黏聚性和抗压强度。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，所述抗泥型外加剂包括以下组分及重量份含量：
其中，降粘型聚羧酸减水剂可记为pc。
优选地，所述木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％。
优选地，所述降粘型聚羧酸减水剂的固含量为40-50％，减水率≥28％。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述水为去离子水。
优选地，所述降粘性聚羧酸减水剂通过以下方法制备而成：配制聚醚大单体水溶液，加入反应釜中并进行加热，之后再加入引发剂，搅拌均匀后向反应釜中同时滴加a溶液和b溶液，边滴加边继续搅拌，滴加完毕后保温，后加入碱性物质，控制ph值在7-9之间，即得所述降粘型聚羧酸减水剂；
所述a溶液为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋混合而成的水溶液，所述b溶液为维生素c与疏基乙醇、疏基丙醇或甲基丙烯磺酸钠中的一种混合而成的水溶液。
优选地，加热的温度为40-60℃，a溶液和b溶液的滴加时间均为4-8h，保温的时间为1.5-2.5h。
优选地，所述聚醚大单体水溶液中的聚醚大单体为甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯，所述引发剂为过硫酸铵水溶液或过硫酸钾水溶液，所述碱性物质为氢氧化钠水溶液。其中，过硫酸铵水溶液中过硫酸铵的质量浓度为42％，过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的质量浓度为42％，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量浓度为31％。引发剂在较高温度下分解提供自由基，诱使聚醚大单体转变为活跃状态。
优选地，当b溶液为维生素c与疏基乙醇混合而成的水溶液时，所述维生素c和疏基乙醇的质量比为1:(2-4)；
当b溶液为维生素c与疏基丙醇混合而成的水溶液时，所述维生素c和疏基丙醇的质量比为1:(3.5-5.5)；
当b溶液为维生素c与甲基丙烯磺酸钠混合而成的水溶液时，所述维生素c和甲基丙烯磺酸钠的质量比为1:(6.5-8.5)；
所述甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋的质量比为1:(2-3)，所述维生素c、过硫酸铵水溶液、氢氧化钠水溶液、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的质量比为1:(1.5-2.5):(14-16):(35-40):(250-350)。进一步优选地，所述维生素c、过硫酸铵水溶液、氢氧化钠水溶液、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的质量比为1:2:15:37:300。
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂与机制砂混凝土的复配方法，所述复配方法具体为：按配比称量抗泥型外加剂各组分，并将各组分于40-60℃下搅拌5-7h，后再保温1.5-2.5h，得到所述适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，之后再加入机制砂混凝土进行复配，所述抗泥型外加剂的重量份为机制砂混凝土中含有的胶凝材料的重量份的0.5-1.8％。
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂与机制砂混凝土的复配方法，所述复配方法具体为：按配比称量抗泥型外加剂各组分，先将木质素磺酸盐减水剂掺入到机制砂混凝土中，后加入降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，于40-60℃下搅拌3-5h，后再保温1-2h，再继续加入机制砂混凝土进行复配，所述抗泥型外加剂的重量份为两次加入的机制砂混凝土中总共含有的胶凝材料的重量份的0.3-0.9％。
本发明通过采用木质素磺酸钠减水剂、降粘型聚羧酸减水剂、有机硅消泡剂和去离子水复配可制备出适用于机制砂混凝土抗泥型外加剂，解决机制砂混凝土粘度大、流动性差、经时损失严重和强度不稳定等问题。
本发明中降粘型聚羧酸减水剂是高性能减水剂，带有负电侧基的减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，产生静电斥力作用，使水泥颗粒絮凝结构解体，同时还有优异的空间位阻作用和“滚珠”作用。在分子结构设计中，a溶液和b溶液中的有效组分提供不饱和小单体，与聚醚大单体形成自由集聚和反应，从而与能够有效改善机制砂混凝土粘度大、流动性差、经时损失严重和强度不稳定等缺陷。本发明所制得的降粘性聚羧酸减水剂在混凝土的抗压强度达标的情况下，兼具高流动性及低粘度等特点，相较于传统的市售的聚羧酸系减水剂性能更为全面，因此可以大规模用于机制砂混凝土、再生骨料混凝土等流动性较差的材料中。
另外消泡剂采用有机硅消泡剂，其特点是表面张力小、消泡力强和成本低，并具有较好的热稳定性，可在5-150℃宽广的温度范围内使用，同时化学稳定性较好，可在酸、碱、盐溶液中使用，无损产品质量，在本发明中加入一定量的消泡剂可以有效消除有害的联通大气泡，并保留不连通的微小气泡，有效改善混凝土流动性能。
本发明所选用的木质素磺酸盐减水剂具体为木质素磺酸钠减水剂，主要为解决混凝土中具有高比表面积的泥粉和石粉对减水剂大量吸附造成的损失，选用木质素磺酸钙、木质素磺酸镁减水剂等其他木质素磺酸盐系减水剂均具有类似效果。
在骨料含泥量高的情况下，单一聚羧酸减水剂由于部分被机制砂含量较高的泥粉和石粉吸附，致使抗泥性效果并不明显，单纯提高聚羧酸减水剂的掺量已经不能有效解决混凝土流动效果差、损失快等问题，因此本发明选用性能稳定、价格低廉的木质素磺酸钠减水剂，并将该抗泥型外加剂和机制砂混凝土复配时，同时尝试木质磺酸钠先后加入的两种复配方式制备抗泥型外加剂，其中先将木质素磺酸钠减水剂和机制砂混凝土混合，大量的木质素磺酸钠吸附在泥粉和石粉颗粒表面，使机制砂混凝土拌和过程中先发生“预吸附”，从而有效的改善了机制砂混凝土的和易性，以解决现有技术由于机制砂多面棱体、表面形貌粗糙和底粉含量多影响所配制的混凝土需水率高、易离析的问题，同时也解决机制砂混凝土由于机制砂泥粉和石粉含量大，比表面积大，易吸附聚羧酸减水剂等高效减水剂的问题。
与现有技术性比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的抗泥型外加剂有效改善机制砂泥石粉含量大、表面形貌粗糙的固有缺陷，解决了现有技术使用机制砂制备混凝土和易性差、经时损失大和强度不稳定等问题。
2、本发明提出了两种将抗泥型外加剂与机制砂混凝土进行复配的方法，其中，采用木质素磺酸钠减水剂先与机制砂混凝土进行“预吸附”，再加入降粘型聚羧酸减水剂的措施，能进一步保证外加剂对机制砂混凝土性能的改善效果，大大降低了成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
降粘性聚羧酸减水剂通过以下方法制备而成：配制甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的水溶液，加入反应釜中并进行加热，待加热至40-60℃，再加入质量浓度为42％的过硫酸铵水溶液作为引发剂进行搅拌反应，搅拌均匀后向反应釜中同时滴加a溶液和b溶液，滴加时间均为4-8h，边滴加边继续搅拌，滴加完毕后保温1.5-2.5h，后加入质量浓度为31％的氢氧化钠水溶液，控制ph值在7-9之间，即得降粘型聚羧酸减水剂，该降粘型聚羧酸减水剂的固含量为40-50％，减水率≥28％，其中，a溶液为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋混合而成的水溶液，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋的质量比为1:2，b溶液为维生素c与疏基乙醇混合而成的水溶液，维生素c和疏基乙醇的质量比为1:(2-4)，维生素c、过硫酸铵水溶液、氢氧化钠水溶液、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的质量比为1:2:15:37:300，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋质量总和与聚醚大单体(即甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯)的质量比为1:(10-3)。
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、自制的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂40份、降粘型聚羧酸减水剂34.75份、有机硅消泡剂0.25份、去离子水25份。将该抗泥型外加剂的各组分在40℃下搅拌5h，后再保温1.5h，均匀混合加入常规机制砂混凝土中，其中抗泥型外加剂的重量份为机制砂混凝土中含有的胶凝材料的重量份的0.9％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
实施例2
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、实施例1制备得到的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂45份、降粘型聚羧酸减水剂34.8份、有机硅消泡剂0.2份、去离子水20份。将该抗泥型外加剂各组分在60℃下搅拌7h，后再保温2.5h均匀混合加入机制砂混凝土中，其中抗泥型外加剂的重量份为机制砂混凝土中含有的胶凝材料的重量份的0.9％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
实施例3
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、实施例1制备得到的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂50份、降粘型聚羧酸减水剂20份、有机硅消泡剂0.2份、去离子水29.8份。将该抗泥型外加剂各组分在50℃下搅拌6h，后再保温2h均匀混合加入机制砂混凝土中，其中抗泥型外加剂的重量份为机制砂混凝土中含有的胶凝材料的重量份的1.8％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
实施例4
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、实施例1制备得到的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂40份、降粘型聚羧酸减水剂34.75份、有机硅消泡剂0.25份、去离子水25份。其中，先将木质素磺酸钠减水剂掺入机制砂混凝土中进行“预吸附”，后加入降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和去离子水，于60℃下搅拌5h，后再保温2h，再继续加入机制砂混凝土进行复配，抗泥型外加剂的重量份为两次加入的机制砂混凝土中总共含有的胶凝材料的重量份的0.35％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
实施例5
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、实施例1制备得到的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂45份、降粘型聚羧酸减水剂34.8份、有机硅消泡剂0.2份、去离子水20份。其中，先将木质素磺酸钠减水剂掺入机制砂混凝土中进行“预吸附”，后加入降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和去离子水，于50℃下搅拌4h，后再保温1.5h，再继续加入机制砂混凝土进行复配，抗泥型外加剂的重量份为两次加入的机制砂混凝土中总共含有的胶凝材料的重量份的0.34％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
实施例6
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、实施例1制备得到的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钠减水剂，该木质素磺酸钠减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钠减水剂34.8份、降粘型聚羧酸减水剂20份、有机硅消泡剂0.2份、去离子水45份。其中，先将木质素磺酸钠减水剂掺入机制砂混凝土中进行“预吸附”，后加入降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和去离子水，于40℃下搅拌3h，后再保温1h，再继续加入机制砂混凝土进行复配，抗泥型外加剂的重量份为两次加入的机制砂混凝土中总共含有的胶凝材料的重量份的0.9％。最终得到的机制砂混凝土的坍落度(包括初始坍落度和经时坍落度(1h))以及强度(7d抗折、7d抗压、28d抗折和28d抗压)如表1所示。
表1实施例1-6最终得到的机制砂混凝土的坍落度和强度一览表
实施例7
降粘性聚羧酸减水剂通过以下方法制备而成：配制甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的水溶液，加入反应釜中并进行加热，待加热至40-60℃，再加入质量浓度为42％的过硫酸钾水溶液作为引发剂进行搅拌反应，搅拌均匀后向反应釜中同时滴加a溶液和b溶液，滴加时间为4-8h，边滴加边继续搅拌，滴加完毕后保温1.5-2.5h，后加入质量浓度为31％的氢氧化镁水溶液，控制ph值在7-9之间，即得降粘型聚羧酸减水剂，该降粘型聚羧酸减水剂的固含量为40-50％，减水率≥28％，其中，a溶液为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋混合而成的水溶液，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋的质量比为1:2，b溶液为维生素c与疏基丙醇混合而成的水溶液，维生素c和疏基丙醇的质量比为1:(3.5-5.5)，维生素c、过硫酸钾水溶液、氢氧化镁水溶液、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的质量比为1:2.5:16:40:350，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋质量总和与聚醚大单体的质量比为1:(10-3)。
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、自制的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸镁减水剂，该木质素磺酸镁减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸镁减水剂40份、降粘型聚羧酸减水剂34.75份、有机硅消泡剂0.25份、去离子水25份。将该抗泥型外加剂均匀混合加入常规机制砂混凝土中。最终得到的机制砂混凝土的坍落度和强度都优异。
实施例8
降粘性聚羧酸减水剂通过以下方法制备而成：配制甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的水溶液，加入反应釜中并进行加热，待加热至40-60℃，再加入总质量浓度为42％的引发剂进行搅拌反应，引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵的混合水溶液，搅拌均匀后向反应釜中同时滴加a溶液和b溶液，滴加时间为4-8h，边滴加边继续搅拌，滴加完毕后保温1.5-2.5h，后加入质量浓度为31％的氢氧化钙水溶液，控制ph值在7-9之间，即得降粘型聚羧酸减水剂，该降粘型聚羧酸减水剂的固含量为40-50％，减水率≥28％，其中，a溶液为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋混合而成的水溶液，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋的质量比为1:2，b溶液为维生素c与甲基丙烯磺酸钠混合而成的水溶液，维生素c和甲基丙烯磺酸钠的质量比为1:(6.5-8.5)，维生素c、过硫酸钾水溶液、氢氧化钙水溶液、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-聚乙二醇甲醚酯的质量比为1:1.5:14:35:250，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸醋质量总和与聚醚大单体的质量比为1:(10-3)。
一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂，抗泥型外加剂包括木质素磺酸盐减水剂、自制的降粘性聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中木质素磺酸盐减水剂为木质素磺酸钙减水剂，该木质素磺酸钙减水剂的固含量为30-40％，减水率为8-14％，消泡剂为有机硅消泡剂；水为去离子水，按重量份计，配合比如下：木质素磺酸钙减水剂50份、降粘型聚羧酸减水剂20份、有机硅消泡剂0.2份、去离子水29.8份。将该抗泥型外加剂均匀混合加入常规机制砂混凝土中。最终得到的机制砂混凝土的坍落度和强度都优异。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。