本申请涉及混凝土外加剂的领域，更具体地说，它涉及一种复合减水剂及其制备方法和用途。
背景技术：
：砂是混凝土的主要原料之一，目前混凝土制备常用的砂有河砂和机制砂，河砂源自河滩，随着近些年来的过度开采，已经呈现出了逐渐匮乏的趋势，而机制砂利用多种矿石经破碎、筛分加工而成，资源相对丰富，已经逐步替代河砂成为混凝土的主要掺和砂料。随着机制砂在混凝土制备中的大量应用，其存在的问题也逐渐暴露。由于机制砂的生产方法，导致机制砂不但颗粒级配不规则，而且表面较河砂粗糙，且机制砂中通常含有一定量的石粉，这些特点使得由机制砂配置的混凝土不但拌和用水量较大，而且存在易离析、泌水以及和易性较差的问题，影响机制砂混凝土的工作性能和强度。目前，为了改善机制砂混凝土的性能，通常在配置混凝土时加入减水剂以降低拌和用水量，提升机制砂混凝土的和易性，但是，对机制砂混凝土的性能提升有限。针对上述中的相关技术，发明人认为亟需开发出一种复合减水剂，以提升机制砂混凝土的工作性能和强度。技术实现要素：为了提高机制砂混凝土的工作性能和强度，本申请提供一种复合减水剂及其制备方法和用途。第一方面，本申请提供一种复合减水剂，采用如下的技术方案：一种复合减水剂，由包含以下重量份的原料制成：聚羧酸母液160-180份；醚类聚羧酸保坍剂25-35份；缓凝剂20-30份；聚醚类消泡剂0.12-0.18份；缓释引气剂0.8-1.2份；水760-790份；所述缓释引气剂包括由核体和包衣构成，所述核体为引气剂颗粒，所述包衣为聚丙烯酸树脂ⅲ。通过采用上述技术方案，由于采用聚羧酸母液作为复合减水剂的主要减水组分，减水剂的憎水基团定向吸附在水泥颗粒表面，使水泥胶粒表面带有相同电性的电荷，在同性相斥的作用下，使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。采用醚类聚羧酸保坍剂作为保坍剂，醚类聚羧酸类分子链结构中带有的聚酸酐结构会在水泥水化造成的碱性条件中水解，释放出羧基，吸附于水泥颗粒表面，延缓水泥水化和浆体结构的形成，降低随机制砂一同引入混凝土中的石粉对混凝土坍落度的影响，进而提升混凝土的保坍性能；同时，由于醚类聚羧酸类分子链结构存在差异，不同结构的醚类聚羧酸类分子链结构释放羧基的难度存在差异，使得羧基的释放时间不同，即使得醚类聚羧酸保坍剂能够在一定时间内持续释放羧基，降低混凝土的坍落度损失，延长混凝土的保坍时间，进一步改善混凝土的工作性。并且醚类聚羧酸保坍剂和聚羧酸母液复配使用后，能够在增强减水效果的同时，大大提升保坍效果，长时间保持新拌混凝土的流动性，提升混凝土的和易性和工作性。采用的缓凝剂，吸附在水泥颗粒表面，在水泥颗粒表面形成薄膜，阻碍水泥的正常水化，达到缓凝效果，提升新拌混凝土的和易性和流动性。采用的缓释引气剂，以聚丙烯酸树脂ⅲ作为包衣材料，利用聚丙烯酸树脂ⅲ在ph大于7的碱性条件下溶解的特性，使得缓释引气剂在加入新拌混凝土后随水泥水化反应的进行才逐渐溶解，达到引气剂缓释的效果；同时，使得复合减水剂能够提前配置，长时间使用，提升了复合减水剂的稳定性，利于复合减水剂用于实际生产。采用聚醚类消泡剂和缓释引气剂配合，通过聚醚类消泡剂作用，消除混凝土中的不良气泡，尤其是消除由于机制砂级配不良在混凝土内造成的大粒径有害气泡，并通过缓释引气剂在混凝土搅拌过程中向混凝土体系中引入较多泡径较小、分布均匀的气泡，实现对混凝土含气量的控制，改善混凝土内部的孔结构，进而提高混凝土的保水性、抗冻性、抗渗性以及均质性，改善混凝土的流变性，增强混凝土的体积稳定性，降低混凝土发生离析和泌水的可能性。采用的缓释引气剂，使得引气剂在消泡剂之后发生作用，降低消泡剂对引气剂引入的正常气泡的影响，提高混凝土中的气泡质量和构成，便于对混凝土中的气泡含量进行控制，同时，能够降低聚羧酸母液性能波动对混凝土质量的影响，提升复合减水剂的质量稳定性，进而提高制得的混凝土的综合性能。采用的复合减水剂的组分及配比，能够有效减少拌和用水量，改善混凝土易离析、泌水的问题，提升混凝土和易性，显著提升混凝土，尤其是提升机制砂混凝土的工作性能和强度，提升配置的混凝土质量。优选的，所述引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ的重量比为10：(2-2.5)。通过采用上述技术方案，采用的引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ的重量比，将包衣厚度控制在适宜范围内，使得缓释引气剂在加入混凝土中适当时间后包衣被溶穿，开始发挥作用，确保了消泡剂和引气剂先后作用，保证对混凝土内部孔结构的改善效果。优选的，所述缓释引气剂的制备方法包括如下步骤：s1：备料，对引气剂进行制粒，得到引气剂颗粒；按配比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ；s2：包衣，对引气剂颗粒进行加热，并使得引气剂颗粒进行滚动，加热温度为50±5℃，向滚动的引气剂颗粒上喷淋经高压雾化的聚丙烯酸树脂ⅲ，喷淋完成后进行干燥，直至聚丙烯树脂ⅲ固结在引气剂颗粒表面，得到缓释引气剂。通过采用上述技术方案，将引气剂制成颗粒状，便于后续包衣工序的进行；之后在引气剂颗粒滚动过程中向引气剂上喷淋雾化的聚丙烯酸树脂ⅲ，使得包衣层厚度均匀，便于对缓释引气剂中引气剂的释放时间进行控制；整体制备方法简单，制得的缓释引气剂包衣厚度均匀，质量稳定，便于大规模生产使用。优选的，所述s2中，对引气剂颗粒进行间歇喷淋干燥，喷淋聚丙烯酸树脂ⅲ18-22s，喷淋完成后使用热风进行干燥，得到一次包衣引气剂，取出25％-35％重量百分比的一次包衣引气剂，对剩余一次包衣引气剂重复以上喷淋干燥过程，直至聚丙烯酸树脂ⅲ喷淋完毕，干燥得到二次包衣引气剂，将一次包衣引气剂和二次包衣引气剂混合均匀，得到缓释引气剂。通过采用上述技术方案，由一次包衣引气剂和二次包衣引气剂混合得到的缓释引气剂作用于混凝土时，引气剂在消泡剂作用之后分次释放，一次释放的引气剂主要通过引入气泡降低消泡剂消除不良气泡后造成的混凝土坍落度损失，保持混凝土的坍落度损失维持在较低范围内，提升新拌混凝土的工作性；同时，通过引气剂的分次释放，逐步对混凝土内部的孔结构进行改善，使得制得的混凝土内部的孔结构更加均匀、合理，进一步提升新拌混凝土的工作性。优选的，所述引气剂为烷基醚类引气剂。通过采用上述技术方案，采用的烷基醚类引气剂，除具有醚类引气剂与聚羧酸母液适应性好，引气效果佳的优点以外，由于端基为烷基，化学稳定性较强，使得引入气泡的稳定性较强，更适合与消泡剂配合使用，对改善混凝土孔结构、提升混凝土强度有增益效果。同时，由于烷基醚类引气剂引入的气泡粒径较为集中，且恰与机制砂中含量较少的小粒径砂粒粒径相当，能够在一定程度上改善机制砂混凝土的骨料级配连续性，进而提升机制砂混凝土的流动性和强度，改善机制砂混凝土性能。优选的，所述复合减水剂还包括重量份数为5-8份的柠檬酸。通过采用上述技术方案，采用的柠檬酸，一方面将复合减水剂调节为偏酸性环境，提高缓凝引气剂在复合减水剂中的稳定性，延长复合减水剂的保质期，便于复合减水剂在实际生产中的应用；另一方面具有缓凝效果，与缓凝剂配合，进一步降低新拌混凝土的坍落度损失，提升新拌混凝土的和易性。优选的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。通过采用上述技术方案，采用葡萄糖酸钠作为缓凝剂与聚羧酸母液复配使用，除改善了水泥浆体流动性能，延长初凝时间以外，还具有提高水泥胶砂早期和后期强度的效果，能够对机制砂混凝土的强度进行增强，使得机制砂混凝土的质量更加接近河砂混凝土，增强了复合减水剂的多功能化效果。优选的，所述聚羧酸母液固含量为40％，所述醚类聚羧酸保坍剂固含量为40％。通过采用上述技术方案，选用的固含量较高的原料组分，保证复合减水剂各组分均能达到预期效果，同时，能够降低复合减水剂的配置成本，利于复合减水剂在实际生产中的使用。第二方面，本申请提供一种复合减水剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种复合减水剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按配比称取原料；步骤二：对缓释引气剂以外的其余原料进行混合，并搅拌均匀，得到混合液；步骤三：将缓释引气剂加入混合液中并搅拌均匀，得到复合减水剂。通过采用上述技术方案，在混合液稳定后加入缓释引气剂，保证缓释引气剂与混合液接触时，混合液各部分ph值稳定，提升缓释引气剂在制备过程中的稳定性，进而提升制得的复合减水剂的质量稳定性。同时，利用各原料组分相互之间不发生反应的特点，进行简单物理混合即完成配置，制备方法简单高效，制备成本较低，适用于大量生产使用。第三方面，本申请提供一种复合减水剂在机制砂混凝土中的用途。通过采用上述技术方案，将复合减水剂应用于机制砂混凝土制备中，能够有效减少机制砂混凝土的拌和用水量，改善机制砂混凝土易离析、泌水以及和易性差的缺陷，并且能够提高机制砂混凝土的强度，显著提升机制砂混凝土的质量，改善机制砂混凝土的性能。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用的聚羧酸母液、醚类聚羧酸保坍剂、缓凝剂、聚醚类消泡剂以及缓释引气剂配合，能够有效减少混凝土的拌和用水量，改善混凝土易离析、泌水的问题，提升混凝土和易性，显著提升混凝土，尤其是机制砂混凝土的工作性能和强度，提升混凝土质量；2、本申请中优选采用聚丙烯酸树脂ⅲ作为引气剂包衣材料，由于聚丙烯酸树脂ⅲ在ph大于7的碱性条件下溶解，使得缓释引气剂在加入新拌混凝土后随水泥水化反应的进行才逐渐溶解，达到引气剂缓释的效果，便于对混凝土中气泡含量进行控制，改善混凝土性能；3、本申请的方法，通过在混合液稳定后加入缓释引气剂，保证缓释引气剂与混合液接触时，混合液各部分ph值稳定，提升缓释引气剂在制备过程中的稳定性，提升了制得的复合减水剂质量稳定性。具体实施方式以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。以下内容中涉及到的原料信息如表1所示。表1原料信息表缓释引气剂的制备例制备例1s1：备料，通过喷雾干燥机对引气剂进行喷雾干燥，喷雾干燥机的雾化器转数设定为18000rpm，喷雾温度设定为85℃，喷雾干燥机的进气温度设定为150℃，得到引气剂颗粒；按10:2的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ；s2：包衣，启动薄膜包衣机，将薄膜包衣机的锅体温度调至50℃预热10分钟，将称取的聚丙烯酸树脂注入薄膜包衣机的包衣辅料室，将称取的引气剂颗粒置于薄膜包衣机的包衣锅内，启动包衣锅，包衣锅进行旋转，旋转速度为30r/min，使得引气剂颗粒在包衣锅内滚动，同时，包衣机的包衣专用喷枪将聚丙烯树脂ⅲ高压雾化后喷淋到引气剂颗粒上，喷淋完成后薄膜包衣机的热风干燥系统启动，向包衣锅内吹送70℃的热风10min，对引气剂颗粒进行干燥，使得聚丙烯树脂ⅲ固结在引气剂颗粒表面，得到缓释引气剂。制备例2本制备例与制备例1的区别在于：s1中按10:2.3的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ。制备例3本制备例与制备例1的区别在于：s1中按10:2.5的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ。制备例4s1：备料，通过喷雾干燥机对引气剂进行喷雾干燥，得到引气剂颗粒；按10:2的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ；s2：包衣，启动薄膜包衣机，将薄膜包衣机的锅体温度调至50℃预热10分钟，将称取的聚丙烯酸树脂注入薄膜包衣机的包衣辅料室，将称取的引气剂颗粒置于薄膜包衣机的包衣锅内，启动包衣锅，包衣锅进行旋转，旋转速度为30r/min，使得引气剂颗粒在包衣锅内滚动，同时，包衣机的包衣专用喷枪将聚丙烯树脂ⅲ高压雾化后喷淋到引气剂颗粒上，喷淋20s，启动薄膜包衣机的热风干燥系统，向包衣锅内吹送70℃的热风10min，对引气剂颗粒进行干燥，直至聚丙烯树脂ⅲ固结在引气剂颗粒表面，得到一次包衣引气剂，取出30％重量百分比的一次包衣引气剂，对剩余一次包衣引气剂重复以上喷淋干燥过程，直至聚丙烯酸树脂ⅲ喷淋完毕，干燥得到二次包衣引气剂，将冷却后的一次包衣引气剂和二次包衣引气剂使用搅拌机混合均匀，得到缓释引气剂。制备例5本制备例与制备例1的区别在于：s1中按10:1的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ。制备例6本制备例与制备例1的区别在于：s1中按10:3的重量比称取引气剂颗粒和聚丙烯酸树脂ⅲ。实施例实施例1一种复合减水剂，其原料各组分及其相应的重量如表2所示，且缓释引气剂由制备例1方法制得。复合减水剂的制备步骤如下：步骤一：按配比称取原料；步骤二：将缓释引气剂以外的其余原料加入搅拌罐进行搅拌混合，得到混合液；步骤三：将缓释引气剂加入混合液中并搅拌均匀，得到复合减水剂。实施例2一种复合减水剂，与实施例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量如表2所示，且缓释引气剂由制备例2方法制得。实施例3一种复合减水剂，与实施例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量如表2所示，且缓释引气剂由制备例3方法制得。表2实施例1-3中各原料及其相应重量(g)实施例4一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，缓释引气剂由制备例4方法制得。实施例5一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，采用的引气剂为十二烷基苯磺酸钠。实施例6一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，其原料还包括10g的柠檬酸。实施例7一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，柠檬酸的用量为13g。实施例8一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，柠檬酸的用量为16g。实施例9一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，缓凝剂为蔗糖。对比例对比例1一种复合减水剂，与实施例4的不同之处在于，原料中未加入醚类聚羧酸保坍剂。对比例2一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，原料中未加入缓凝剂。对比例3一种复合减水剂，与实施例4的不同之处在于，原料中未加入聚醚类消泡剂。对比例4一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，原料中未加入缓释引气剂。对比例5一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，原料中直接加入烷基醚类引气剂。对比例6一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，缓释引气剂采用制备例5的方法制得。对比例7一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，缓释引气剂采用制备例6的方法制得。对比例8一种复合减水剂，与实施例7的不同之处在于，柠檬酸的用量为4。对比例9一种复合减水剂，与实施例7的不同之处在于，柠檬酸的用量为9。对比例10一种复合减水剂，与实施例2的不同之处在于，其制备方法包括以下步骤：步骤一：按配比称取原料；步骤二：将全部原料加入搅拌罐中并搅拌均匀，得到复合减水剂。性能检测试验采用本申请实施例1-9制得的复合减水剂与混凝土的其他原料拌和制成机制砂混凝土，并作为试验样品1-9；采用本申请实施例中使用的聚羧酸母液和水按照17:77.5的重量比配置得到减水剂，与混凝土的其他原料拌和制成机制砂混凝土，并作为对照样品1；采用本申请对比例1-10制得的复合减水剂与混凝土的其他原料拌和制成机制砂混凝土，并作为对照样品2-11。机制砂混凝土原料组分信息及用量如表3所示。表3机制砂混凝土原料组分信息机用量原料用量/kg组分信息水泥28硅酸盐水泥机制砂85细度模数2.9，含粉量7％碎石965-20mm连续级配粉煤灰8f类ii级复合减水剂/减水剂0.1水19检测方法参照《混凝土外加剂》(gb8076-2008)中记录的试验方法对试验样品1-9和对照样品1-11的机制砂混凝土进行减水率、泌水率、坍落度以及抗压强度试验，坍落度试验包括出机坍落度、出机1h坍落度以及出机2h坍落度测定，试验结果如表4所示。表4减水率、泌水率、坍落度以及抗压强度试验结果试验结果分析参照表4，对试验样品1-3与对照样品1进行对比，采用复合减水剂制得的试验样品的减水率和抗压强度均有明显提升，泌水率显著降低，出机2h坍落度也有明显提高，说明采用复合减水剂能够有效减少拌和用水量，改善机制砂混凝土易离析、泌水的问题，提升混凝土和易性和工作性，显著提升混凝土的强度，增强机制砂混凝土质量。参照表4，对试验样品2与对照样品2进行对比，发现由未添加醚类聚羧酸保坍剂的复合减水剂制得的试验样品的出机坍落度以及坍落度1h经时损失明显降低，同时，减水率也有所下降。说明醚类聚羧酸保坍剂对混凝土的保坍性能提升有明显效果，能够有效改善混凝土的流动性和和易性，提升混凝土的工作性。而且，醚类聚羧酸保坍剂和聚羧酸母液复配使用后，能够在提升混凝土保坍性能的同时提高减水率，减少混凝土用水量，进而降低了混凝土的泌水率，提升混凝土质量。参照表4，对试验样品2与对照样品3进行对比，发现由未添加缓凝剂的复合减水剂制得的试验样品的出机坍落度和抗压强度有明显降低，说明缓凝剂能够改善混凝土的流动性，增强混凝土的强度，能够有效提升混凝土质量。参照表4，对试验样品2与对照样品4进行对比，发现由未添加消泡剂的复合减水剂制得的试验样品的出机坍落度略有提升，但是抗折强度明显下降，说明机制砂混凝土中存在一定量的有害气泡，这些有害气泡虽然能够略微提升混凝土的流动性，但是会对混凝土的强度造成较大影响，证明复合减水剂中添加适量的消泡剂能够有效提升机制砂混凝土强度。参照表4，对试验样品2与对照样品5进行对比，发现由未添加缓释引气剂的复合减水剂制得的试验样品的出机2h坍落度以及抗折强度明显降低，说明加入引气剂后向混凝土体系中引入的气泡一方面能够起到润滑作用，提升混凝土流动性，改善混凝土的保坍性能；另一方面引入的气泡通过改善混凝土内部的孔结构，提升了混凝土的均质性，增强了混凝土的体积稳定性，达到了增强混凝土强度的目的。参照表4，对试验样品2与对照样品6进行对比，发现由未做包衣处理的引气剂配置的复合减水剂制得的试验样品的出机坍落度虽然有所提升，但是其坍落度的经时损失也较高，使得出机2h坍落度有明显降低，不利于实际施工使用，即加入缓释引气剂能够有效提升混凝土的工作性，降低混凝土搅拌站与施工现场的距离限制，利于实际使用。参照表4，对试验样品2与试验样品4进行对比，发现由制备例4制得的缓释引气剂配置的复合减水剂制成的试验样品的出机1h坍落度、出机2h坍落度以及抗折强度均有明显提升，说明通过对不同包衣厚度的缓释引气剂的复配能够进一步提升制得的混凝土的流动性，使得混凝土获得更加优异的工作性，同时，分阶段的引入气泡，对混凝土的孔结构的改善更加明显，使得混凝土的强度得到明显提升，增强了混凝土质量。参照表4，对试验样品1-3与对照样品7和8进行对比，发现包衣使用的聚丙烯酸树脂ⅲ量过少，即包衣厚度较薄时，制得的试验样品出机坍落度较高，但是坍落度经时损失较大，说明包衣厚度对引气剂的缓释时间有着直接影响，过薄的包衣厚度对混凝土的流动性改善效果较弱，实际利用价值较小。包衣使用的聚丙烯酸树脂ⅲ量过多，即包衣厚度较厚时，制得的试验样品出机2h坍落度较低，说明出机2h引气剂仍未得到释放，即引气剂缓释用时过长，不利于实际使用，工作性较差。参照表4，对试验样品2与试验样品5进行对比，当采用十二烷基苯磺酸钠作为复合减水剂中的引气剂时，制得的试验样品的抗压强度较低，出机1h后的坍落度经时损失较小，说明烷基醚类引气剂在机制砂混凝土中使用时，不但对机制砂混凝土的流动性改善效果更好，还能够增强机制砂混凝土的强度，更加适合机制砂混凝土使用。参照表4，对试验样品2与试验样品6-8和对照样品9-10进行对比，发现加入适量的柠檬酸能够有效提升试验样品的流动性和保坍性，提高混凝土的和易性和工作性，加入的柠檬酸量过少时，对混凝土流动性和保坍性的改善并不明显，缺乏实际使用意义，而当加入的柠檬酸量过多时，则会导致混凝土的泌水率提高，直接对混凝土的质量产生影响，故证明加入适量柠檬酸有助于提升复合减水剂性能。参照表4，对试验样品2与试验样品9进行对比，采用蔗糖作为复合减水剂中的缓凝剂时，制得的试验样品的抗压强度有所降低，说明葡萄糖酸钠还具有提升混凝土强度的效果，更适合与强度较低的机制砂混凝土使用。参照表4，对试验样品2与对照样品11进行对比，由采用所有原料直接混合得到的复合减水剂制得的试验样品的出机坍落度较高，而出机2h坍落度和混凝土强度均有所降低，说明复合减水剂在制备过程中，缓释引气剂的包衣遭到了一定程度的破坏，导致部分引气剂在混凝土拌制过程中即发生作用，与消泡剂产生了相互影响，一方面导致混凝土中的有害气泡去除率较低，引入混凝土中的有益气泡减少，影响了混凝土强度和流动性，故证明分步混合得到的复合减水剂具有更高的稳定性。本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12