一种混凝土添加剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土外加剂技术领域，尤其涉及一种混凝土添加剂及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，简称为“砼”，是由胶凝材料将集料胶结成整体的一种工程复合材料。最常见的混凝土是以水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水、添加剂按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。其中，添加剂是保证混凝土优异的和易性、强度和耐久性的必不可少的成分之一，其能有效地改善和调节混凝土的性能。
3.现有的混凝土添加剂种类很多，但是使用时仍然存在应用于混凝土配制得到的混凝土抗压强度等性能较低的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种混凝土添加剂及其制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种混凝土添加剂，由以下重量份的组分制成：减水剂10
‑
15份、改性消泡剂0.05
‑
0.1份、短纤维分散剂0.02
‑
0.06份。
7.所述减水剂为萘核数为7
‑
9个的萘磺酸盐甲醛缩合物。
8.所述改性消泡剂的制备方法包括如下步骤：按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为(25
‑
35)：(1
‑
2)：(30
‑
45)，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至70
‑
100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空0.5
‑
1h；然后升温至95
‑
110℃，搅拌反应0.5
‑
1h；加入催化剂搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油。
9.所述催化剂为入异戊醇，催化剂的质量为反应瓶内液体质量的0.06
‑
0.1％。
10.所述催化剂为入正丁胺，催化剂的质量为反应瓶内液体质量的0.03
‑
0.0.06％。
11.所述短纤维分散剂为硅粉、丙烯酸粒子分散剂、甲基纤维素溶液、硅烷中的一种或两种。
12.一种混凝土添加剂的制备方法，包括以下步骤：
13.步骤1：按照重量份数称取各组分；
14.步骤2：将改性消泡剂倒入反应釜内，升温至40
‑
50℃后向反应釜内添加乳化剂，搅拌乳化0.5
‑
1h；
15.步骤3：将减水剂和短纤维分散剂倒入反应釜中，降温至25
‑
35℃，搅拌0.5
‑
1h后得到混凝土添加剂。
16.所述乳化剂为丙烯醇聚醚、聚硅氧烷中的一种或两种，且乳化剂的质量为改性消泡剂质量的30
‑
60％。
17.选用萘磺酸盐甲醛缩合物作为减水剂，具有优良的润湿、渗透、乳化、分散和发泡的性能，且选取的为萘核数为7
‑
9个的萘磺酸盐甲醛缩合物，相对于萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物，可更好的调控减水剂分子在混凝土及其水化产物上的吸附速率，从而使配制的混凝土具有良好的分散及坍落度保持性。
18.以改性硅油作为添加剂中的消泡剂，改性后的硅油使添加了制备所得的混凝土添加剂而配制的混凝土具有更好的自密实性，可有效提高混凝土的抗压强度和韧性性能；且在对硅油进行改性的过程中，添加了由异戊醇或正丁胺组成的催化剂，提高改性效率的同时，还可作为粘度稳定剂，使得改性所得的改性硅油粘度稳定。
19.在制备混凝土添加剂时，先对改性硅油进行乳化，乳化后的改性硅油具有优异的化学稳定性、耐热耐寒性、耐侯性、润滑性、憎水性和低表面张力，应用于混凝土配制中有效提高混凝土的强度和防渗性能。
具体实施方式
20.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，简称为“砼”，是由胶凝材料将集料胶结成整体的一种工程复合材料。最常见的混凝土是以水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水、添加剂按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。其中，添加剂是保证混凝土优异的和易性、强度和耐久性的必不可少的成分之一，其能有效地改善和调节混凝土的性能。现有的混凝土添加剂种类很多，但是使用时仍然存在应用于混凝土配制得到的混凝土抗压强度等性能较低的问题。为了解决上述技术问题，本发明公开了一种混凝土添加剂，由以下重量份的组分制成：减水剂10
‑
15份、改性消泡剂0.05
‑
0.1份、短纤维分散剂0.02
‑
0.06份。一种混凝土添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数称取各组分；将改性消泡剂倒入反应釜内，升温至40
‑
50℃后向反应釜内添加乳化剂，搅拌乳化0.5
‑
1h；将减水剂和短纤维分散剂倒入反应釜中，降温至25
‑
35℃，搅拌0.5
‑
1h后得到混凝土添加剂。
22.在本发明实施例中，所述一种混凝土添加剂，由以下重量份的组分制成：减水剂10
‑
15份、改性消泡剂0.05
‑
0.1份、短纤维分散剂0.02
‑
0.06份。
23.本发明中，选用萘磺酸盐甲醛缩合物作为减水剂，具有优良的润湿、渗透、乳化、分散和发泡的性能，且选取的为萘核数为7
‑
9个的萘磺酸盐甲醛缩合物，相对于萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物，可更好的调控减水剂分子在混凝土及其水化产物上的吸附速率，从而使配制的混凝土具有良好的分散及坍落度保持性。
24.本发明中，以改性硅油作为添加剂中的消泡剂，改性后的硅油使添加了制备所得的混凝土添加剂而配制的混凝土具有更好的自密实性，可有效提高混凝土的抗压强度和韧性性能；且在对硅油进行改性的过程中，添加了由异戊醇或正丁胺组成的催化剂，提高改性效率的同时，还可作为粘度稳定剂，使得改性所得的改性硅油粘度稳定。
25.本发明中，在制备混凝土添加剂时，先对改性硅油进行乳化，乳化后的改性硅油具有优异的化学稳定性、耐热耐寒性、耐侯性、润滑性、憎水性和低表面张力，应用于混凝土配
制中有效提高混凝土的强度和防渗性能。
26.下面结合具体实施例对本发明的一种混凝土添加剂及其制备方法的技术效果做进一步的说明，但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释，并非限制本发明的实施范围，凡是依据上述原理，在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
27.实施例1
28.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为25：1：30，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至70℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空0.5h；然后升温至95℃，搅拌反应0.5h；加入异戊醇，异戊醇的质量为反应瓶内液体质量的0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
29.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为7个的萘磺酸盐甲醛缩合物10份、改性硅油0.05份、硅粉0.02份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至40℃后向反应釜内添加丙烯醇聚醚，且丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的30％，搅拌乳化0.5h；将萘核数为7个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅粉倒入反应釜中，降温至25℃，搅拌0.5h后得到混凝土添加剂。
30.实施例2
31.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为25：1：30，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至70℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空0.5h；然后升温至95℃，搅拌反应0.5h；加入异戊醇，异戊醇的质量为反应瓶内液体质量的0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
32.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为7
‑
9个的萘磺酸盐甲醛缩合物11份、改性硅油0.06份、硅粉0.03份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至40℃后向反应釜内添加丙烯醇聚醚，且丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的30％，搅拌乳化0.5h；将萘核数为7个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅粉倒入反应釜中，降温至25℃，搅拌0.5h后得到混凝土添加剂。
33.实施例3
34.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为30：1.5：37，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至85℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至102℃，搅拌反应1h；加入异戊醇，异戊醇的质量为反应瓶内液体质量的0.08％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
35.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为8个的萘磺酸盐甲醛缩合物12.5份、改性硅油0.07份、硅粉0.04份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至45℃后向反应釜内添加丙烯醇
聚醚，且丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的450％，搅拌乳化1h；将萘核数为8个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅粉倒入反应釜中，降温至30℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
36.实施例4
37.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；加入异戊醇，异戊醇的质量为反应瓶内液体质量的0.1％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
38.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物14份、改性硅油0.09份、硅粉0.05份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加丙烯醇聚醚，且丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
39.实施例5
40.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；加入正丁胺，正丁胺的质量为反应瓶内液体质量的0.0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
41.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷0.06份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷，且聚硅氧烷质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
42.实施例6
43.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；加入正丁胺，正丁胺的质量为反应瓶内液体质量的0.0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
44.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷和丙烯醇聚醚，且聚硅氧烷和丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
45.进一步，本发明还对该一种混凝土添加剂的制备方法中工艺条件作了系统研究，以下仅对工艺条件改变对一种混凝土添加剂效果影响显著的试验方案进行说明，均以实施例6的工艺条件作为基础，具体见对比例1
‑
5：
46.对比例1
47.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；加入正丁胺，正丁胺的质量为反应瓶内液体质量的0.0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
48.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷和丙烯醇聚醚，且聚硅氧烷和丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
49.对比例2
50.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷和丙烯醇聚醚，且聚硅氧烷和丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
51.对比例3
52.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
53.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷和丙烯醇聚醚，且聚硅氧烷和丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
54.对比例4
55.按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌
反应1h；加入正丁胺，正丁胺的质量为反应瓶内液体质量的0.0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；
56.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将改性硅油和萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
57.对比例5
58.按照如下重量份数称取各组分：萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将硅油和萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
59.对由实施例1
‑
6和对比例1
‑
5制备所得的混凝土添加剂配制得到的混凝土的抗压强度、韧性性能和初始坍落度进行测量，并将使用现有常见的混凝土添加剂配制得到的混凝土作为对照组。测试结果见下表1所示：
60.表1
[0061][0062]
综上，从表1可知，由实施例1
‑
6制备所得的混凝土添加剂配制得到的混凝土抗压强度、韧性性能和初始坍落度均明显优于对照组的混凝土。其中实施例6制备所得的混凝土
添加剂性能最优，该实施例公开了：按照双羟基硅油：氨基硅烷偶联剂：四甲基氢氧化铵的碱胶的重量比为35：2：45，称取各组分；将双羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵的碱胶倒入反应瓶中，并鼓氩气，低真空度抽真空0.5h，升温至100℃，氩气保护下平衡反应1h，然后慢慢开始抽真空，开始控制在
‑
0.02mpa以下，慢慢提高真空度至
‑
0.09mpa，抽真空1h；然后升温至110℃，搅拌反应1h；加入正丁胺，正丁胺的质量为反应瓶内液体质量的0.0.06％，搅拌反应0.5h后解除真空，氩气保护下升温至165℃，搅拌1h，升温至180℃抽真空除掉小分子，冷却至室温；得到改性硅油；按照如下重量份数称取各组分：萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物15份、改性硅油0.1份、硅烷和硅粉共0.06份；将改性硅油倒入反应釜内，升温至50℃后向反应釜内添加聚硅氧烷和丙烯醇聚醚，且聚硅氧烷和丙烯醇聚醚的质量为改性消泡剂质量的60％，搅拌乳化1h；将萘核数为9个的萘磺酸盐甲醛缩合物和硅烷和硅粉倒入反应釜中，降温至35℃，搅拌1h后得到混凝土添加剂。
[0063]
且从表1可知由对比例1
‑
5制备所得的混凝土添加剂配制得到的混凝土抗压强度、韧性性能和初始坍落度均差于实施例6。其中对比例1组分中的减水剂为萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物，导致配制的混凝土分散性和坍落度保持性较差；对比例2中消泡剂选用未改性的硅油，消泡效果降低，配制得到的混凝土密实性较差；对比例3中在对硅油进行改性时未使用催化剂，降低改性效率的同时，还存在所得的改性硅油粘度不稳定的问题；对比例4在制备混凝土添加剂时未对改性硅油进行预先乳化处理，导致混凝土的强度和防渗性能降低；对比例5组分中的减水剂为萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物，且消泡剂选用未改性的硅油。
[0064]
综上，本实施例中提出的一种混凝土添加剂及其制备方法，选用萘磺酸盐甲醛缩合物作为减水剂，具有优良的润湿、渗透、乳化、分散和发泡的性能，且选取的为萘核数为7
‑
9个的萘磺酸盐甲醛缩合物，相对于萘核数为2个的萘磺酸盐甲醛缩合物，可更好的调控减水剂分子在混凝土及其水化产物上的吸附速率，从而使配制的混凝土具有良好的分散及坍落度保持性。
[0065]
以改性硅油作为添加剂中的消泡剂，改性后的硅油使添加了制备所得的混凝土添加剂而配制的混凝土具有更好的自密实性，可有效提高混凝土的抗压强度和韧性性能；且在对硅油进行改性的过程中，添加了由异戊醇或正丁胺组成的催化剂，提高改性效率的同时，还可作为粘度稳定剂，使得改性所得的改性硅油粘度稳定。
[0066]
在制备混凝土添加剂时，先对改性硅油进行乳化，乳化后的改性硅油具有优异的化学稳定性、耐热耐寒性、耐侯性、润滑性、憎水性和低表面张力，应用于混凝土配制中有效提高混凝土的强度和防渗性能。
[0067]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。