一种保水剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及到一种保水剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚羧酸高性能减水剂由于具备掺量低、减水率高、绿色环保等优点，被广泛用作混凝土外加剂。但是，随着河砂禁采，砂石资源的短缺，混凝土生产过程中大规模使用机制砂石，与萘系、脂肪族等减水剂相比，聚羧酸减水剂对掺量、温度、对混凝土中的骨料较为敏感，易发生离析和泌水现象，导致混凝土质量难以保证。
3.现有技术将聚羧酸减水剂与调粘剂，保水剂复配使用，但是得到的水泥颗粒的分散性差，粘聚性和粘结力较差。
4.因此，开发一种保水剂能够解决混凝土材料存在的离析泌水，粘聚性差，和易性差的问题是目前的当务之急。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种保水剂及其制备方法和应用，能够有效降低混凝土的离析泌水，提升混凝土的粘聚性和和易性。
6.本发明还提出一种上述保水剂的制备方法。
7.本发明还提出一种上述保水剂在混凝土中的应用。
8.根据本发明的第一方面实施例的一种保水剂，制备原料包括氢氧化钠、聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸、明胶、羟丙基瓜尔胶和麦芽糊精。
9.本发明的第一方面实施例至少具有以下有益效果：
10.1、本发明中的明胶、羟丙基瓜尔胶能够锁住混凝土中自由水份，解决混凝土的离析、泌水问题。
11.2、本发明所提出的保水剂中的聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物和聚丙烯酸富含羧基，能提高与聚羧酸减水剂的兼容性，具有吸附性和表面活性的官能团，可以增加水泥胶凝材料的粘聚性和粘结力，提高混凝土的粘聚性。羧基和酯基(酯基水解后变为羧基)，羧基通过吸附ca
2+
，ca2+为表面为正电荷，羧基r-coo-为表面为负电荷，两者相互络合后，表面接近电中性，因此降低ca
2+
的聚集程度，进而起到分散水泥颗粒的作用。
12.3、水泥胶凝材料为碱性物质，遇到酸会放出大量的热和气泡，不利于使用，加入氢氧化钠起到中和的作用。避免了后续水泥的使用过程中产生气泡，同时还起到分散调粘的作用，改善混凝土的和易性，便于施工。
13.4、聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物的酯基在碱性环境中会缓慢释放出羧基，提高该产品的滞后分散能力，降低混凝土的损失，有利于混凝土长时间施工。
14.根据本发明的一些实施例，所述保水剂的制备原料还包括黄原胶、温伦胶、聚丙烯
酰胺和纤维素。
15.根据本发明的一些实施例，所述纤维素包括羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。
16.根据本发明的一些实施例，所述保水剂的制备原料还包括水。
17.根据本发明的一些实施例，所述聚丙烯酰胺包括聚丙烯酰胺阴离子。
18.聚丙烯酰胺阴离子的加入，保证了水泥颗粒分散的同时维持了对于水泥凝胶材料的保水、抗离析抗泌水的性能。
19.根据本发明的一些实施例，所述聚丙烯酰胺阴离子的分子量为300
×
104～1500
×
104。
20.根据本发明的一些实施例，所述聚丙烯酸的含量为20％～50％。
21.根据本发明的一些实施例，所述聚丙烯酸的分子量为3000～100000。
22.根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸-丙烯酸酯共聚物含量为20％～50％。
23.根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸-丙烯酸酯共聚物的分子量为3000～100000。
24.同时，上述分子量区间内，保证了聚丙烯酸对分散水泥颗粒的作用强度，同时也起到的调粘作用。
25.根据本发明的一些实施例，按重量份计，保水剂的制备原料包括所述氢氧化钠1～10份，所述聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物50～120份，所述聚丙烯酸50～150份，所述麦芽糊精1～5份。
26.根据本发明的一些实施例，按重量份计，保水剂的制备原料包括所述氢黄原胶1～5份，所述温轮胶1～5份，所述聚丙烯酰胺1～5份，所述纤维素1～5份。
27.根据本发明的一些实施例，按重量份计，保水剂的制备原料包括所述聚丙烯酸50～150份、所述聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物50～120份、所述明胶5～10份、所述聚丙烯酰胺1～5份、所述纤维素类1～5份、所述温轮胶1～5份、所述黄原胶1～5份、所述羟丙基瓜尔胶1～5份、所述氢氧化钠1～10份、所述麦芽糊精1～5份、所述防腐剂0.1～2份和所述去离子水698～917.9份。
28.根据本发明的第二方面实施例的上述的保水剂的制备方法，包括将所述麦芽糊精和所述羟丙基瓜尔胶溶解后加入所述氢氧化钠，所述聚丙烯酸和所述聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物混合。
29.根据本发明的一些优选地实施例，所述保水剂的制备方法，包括以下步骤：
30.s1、加入所述纤维素、所述温轮胶、所述黄原胶、所述羟丙基瓜尔胶、所述聚丙烯酰胺、所述明胶和所述麦芽糊精至水中溶解；
31.s2、向步骤s2溶解后的混合物中加入所述氢氧化钠、所述聚丙烯酸和所述聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物混合。
32.本发明提出的保水剂属于绿色环保型混凝土外加剂，工艺简单，原料易得，生产过程中无三废产生，对环境友好，适于工业规模生产。
33.根据本发明的第三方面实施例的保水剂在混凝土中的应用。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.实施例1
36.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
37.离子水796.3g，纤维素(cas号：9004-65-3)1.0g、温轮胶(cas号：96949-22-3)1.2g、黄原胶(cas号：11138-66-2)1.5g、羟丙基瓜尔胶(cas号：39421-75-5)3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精(cas号：9050-36-6)3.5g、聚丙烯酰胺(cas号：9003-05-8)2.0g，氢氧化钠(cas号：1310-73-2)8.0g，5000分子量的聚丙烯酸(cas号：9003-01-4)100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物(cas号：25133-97-5)80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
38.上述明胶够自上海舜水化工有限公司；
39.上述防腐剂购自上海舜水化工有限公司。
40.实施例2
41.本实施例制备了一种保水剂，具体步骤为：
42.s1、按照实施例1中的组分称取去离子水，然后加入纤维素、温轮胶、黄原胶、羟丙基瓜尔胶、明胶、麦芽糊精和聚丙烯酰胺，搅拌90min至完全溶解。
43.s2、加入氢氧化钠，5000分子量的聚丙烯酸(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物(质量浓度为36％)，搅拌60min溶解完全后加入1g防腐剂。搅拌均匀即得混凝土保水剂。
44.实施例3
45.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
46.离子水746.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸150g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
47.实施例4
48.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例3中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
49.实施例5
50.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
51.离子水776.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物100g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
52.实施例6
53.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例5中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
54.实施例7
55.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
56.离子水850.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，20000分子量的聚丙烯酸80g(质量浓度为30％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
57.实施例8
58.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例7中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
59.实施例9
60.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
61.离子水796.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，50000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为28％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
62.实施例10
63.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例9中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
64.实施例11
65.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
66.离子水796.3g，纤维素3.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，50000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为28％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
67.实施例12
68.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例11中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
69.实施例13
70.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
71.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶4.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
72.实施例14
73.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例13中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
74.实施例15
75.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
76.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶5.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
77.实施例16
78.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例15中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
79.实施例17
80.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
81.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶3.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
82.实施例18
83.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例17中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
84.实施例19
85.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
86.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶3.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
87.实施例20
88.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例19中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
89.实施例21
90.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
91.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精5.5g、聚丙烯酰胺2.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
92.实施例22
93.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例21中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
94.实施例23
95.本实施例提供了一种保水剂，由以下组分组成：
96.离子水794.3g，纤维素1.0g、温轮胶1.2g、黄原胶1.5g、羟丙基瓜尔胶3.5g、明胶2.0g、麦芽糊精3.5g、聚丙烯酰胺4.0g，氢氧化钠8.0g，5000分子量的聚丙烯酸100g(质量浓度为40％)、10000分子量聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物80g(质量浓度为36％)，防腐剂1.0g。
97.实施例24
98.本实施例制备了一种保水剂和实施2的区别在于，按照实施例23中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
99.对比例1
100.本对比例提供了一种保水剂，本对比例1和实施例1的区别在于不包括实施例1中的氢氧化钠，其余条件相同。
101.对比例2
102.本对比例制备了一种保水剂，本对比例2和实施例2的区别在于，按照对比例1中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
103.对比例3
104.本对比例提供了一种保水剂，本对比例1和实施例1的区别在于不包括实施例1中
的聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物，其余条件相同。
105.对比例4
106.本对比例制备了一种保水剂，本对比例2和实施例2的区别在于，按照对比例3中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
107.对比例5
108.本对比例提供了一种保水剂，本对比例1和实施例1的区别在于不包括实施例1中的明胶，其余条件相同。
109.对比例6
110.本对比例制备了一种保水剂，本对比例2和实施例2的区别在于，按照对比例5中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
111.对比例7
112.本对比例提供了一种保水剂，本对比例1和实施例1的区别在于不包括实施例1中的羟丙基瓜尔胶，其余条件相同。
113.对比例8
114.本对比例制备了一种保水剂，本对比例2和实施例2的区别在于，按照对比例7中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
115.对比例9
116.本对比例提供了一种保水剂，本对比例1和实施例1的区别在于不包括实施例1中的麦芽糊精，其余条件相同。
117.对比例10
118.本对比例制备了一种保水剂，本对比例2和实施例2的区别在于，按照对比例9中的各组分重量制备，其余条件和实施例2相同。
119.测试例1
120.针对本上述实施例和对比例制备得到的保水剂，加入混凝土中做了保水性验证具体步骤如下：
121.混凝土拌合物的具体配合比如表1所示：
122.表1：混凝土配合比(kg/m3)
123.强度等强水泥粉煤灰砂碎石水c30260809001030165
124.其中，水泥为桃江南方po42.5水泥、粉煤灰为二强粉煤灰、砂为细度模数3.0的机制砂、碎石的粒径为5mm-40mm，同时还在固含9％聚羧酸减水剂中加入0.3％保水剂。
125.混凝土拌合物工作性能根据gb/t 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的检测方法进行测试。
126.混凝土泌水率的检测方法具体如下：
127.1、用湿布润湿容量筒内壁后应立即称量，并记录容量筒的质量；
128.2、将混凝土拌合物装入容量筒中；
129.3、将筒口及外表面擦净，称量并记录容量筒与试样的`质量，盖好筒盖并开始计时；
130.4、计时开始后60min内，应每隔10min吸取1次试样表面泌水；60min后，每隔30min
吸取1次试样表面泌水，直至不再泌水为止。
131.泌水率根据下述公式计算：b＝vw/[(w/m
t
)
·
m]；
[0132]
m＝m
1-m2；
[0133]
其中，vw为泌水总量(ml)，m为混凝土拌合物试样质量(g),mt为试验拌制混凝土拌合物的总质量(g)，w为试验拌制混凝土拌合物拌合用水量(ml)，m1为容量筒质量(g)，m2为容量筒及试样总质量(g)。
[0134]
混凝土拌合物工作性能测试结果如表2所示：
[0135]
表2：混凝土工作性能
[0136]
[0137][0138]
从表2中可看出：实施例的泌水率以及混凝土坍落度均小于对比例的泌水率以及混凝土坍落度的数值。由此可见，本发明制备所得的保水调粘剂能降低混凝土的黏性和泌水率，同时本发明中的保水剂对混凝土的黏性有较好的改善作用，可以有效提高混凝土的流动性。
[0139]
上面结合本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。