一种用于聚羧酸系减水剂的混凝土抗离析剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料中混凝土材料技术领域，特别涉及一种用于聚羧酸系减水剂的混凝土抗离析剂及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土作为最大宗的建筑材料，其发展突飞猛进，混凝土的坍落度从以前的70～90mm发展到现在普遍在180～230mm，近年来高强高性能混凝土已在工程中获得大量的应用，很多工程还使用自密实混凝土。混凝土泵送高度也越来越高，这就要求混凝土坍落度大、损失小、不泌水、不离析。然而目前我国骨料质量却是越来越差，天然砂几近枯竭，机制砂中4.75mm以上粒径的颗粒含量高，在这种情况下由于混凝土大流动性的需求，必然导致混凝土中用水量和浆骨比增大，许多泵送混凝土常常出现离析、泌水等状态，从而引发堵泵等问题。
3.聚羧酸系减水剂是目前世界上应用最广泛、综合性能最优的一种高性能减水剂。聚羧酸系减水剂在低掺量下即可达到较高的减水率，这是其高性能的一个重要体现，但其饱和点掺量相应也低，并且对掺量非常敏感。同时，以聚羧酸系减水剂配制的混凝土，对用水量也非常敏感，用水量少，坍落度达不到要求，用水量稍大，则很容易出现离析、泌水问题。
4.实践中通常采用复配适量的保水调黏剂以降低对水的敏感性。但绝大多数的保水调黏剂，如：聚丙烯酰胺、纤维素醚、温轮胶、黄原胶均存在一系列问题，如：溶解速度慢、与聚羧酸系减水剂不相容、有析出及分层现象，对减水率有负面影响，会增加混凝土黏度、影响流动性，多数延长影响混凝土的凝结时间等。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：制备一种用于与聚羧酸系减水剂复配使用的混凝土抗离析剂，使用中不会出现絮凝、分层等相容性问题，且能明显改善混凝土的包裹性、流动性，避免泌水离析现象，从而提升混凝土的工作性。
6.本发明涉及一种用于聚羧酸系减水剂的混凝土抗离析剂，其特征在于，包括以下步骤：
7.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入单体a及水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入交联剂和氧化剂；将单体b及水预混配成混合液x；还原剂加水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入液碱和水，即得长支链共聚物。
8.(2)混凝土抗离析剂的制备：将制得的长支链共聚物、亚硫酸盐、螯合剂及水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂。
9.所述单体a为乙烯基聚乙二醇醚或乙烯氧基丁基聚乙二醇醚，其分子结构分别为：
10.乙烯基聚乙二醇醚结构式：
11.乙烯氧基丁基聚乙二醇醚结构式：
12.结构式中n取值为90～180。
13.所述单体b为不饱和羧酸，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸及马来酸酐中的一种或一种以上。
14.所述交联剂为n,n
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亚甲基双丙烯酰胺、n,n
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亚甲基双甲基丙烯酰胺、n,n
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亚甲基双甲基丙烯酰胺、二烯丙基丙二酸二乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
15.所述单体a、单体b与交联剂的摩尔比为1∶(14～22)∶(0.05～0.2)。
16.所述氧化剂为过氧化氢或叔丁基过氧化氢，用量为单体总重量的0.5～1.2％。
17.所述的还原剂为抗坏血酸钠、亚硫酸氢钠及吊白块中的一种或一种以上，用量为单体总重量的0.1～0.4％。
18.所述亚硫酸盐包括亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钾及焦亚硫酸钾。
19.所述螯合剂为亚氨基二琥珀酸四钠，天冬氨酸二乙酸四钠，甲基甘氨酸二乙酸三钠中的至少一种。
20.所述长支链共聚物、亚硫酸盐、螯合剂质量比为(0.25～0.5)∶(0.04～0.08)∶(0.02～0.04)，其余为水。
21.有益效果：
22.(1)本发明与聚羧酸系减水剂完全互溶，无絮凝、析出及分层现象，存放稳定；
23.(2)本发明掺量小，制备的混凝土不离析、不泌水，且流动性保持良好；
24.(3)本发明制备过程无三废排放，加上常温、水溶液体系合成的方法可以满足生产过程绿色化的要求。
具体实施方式
25.下面通过实施例对本发明技术方案进一步详细说明。
26.实施例1
27.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入148.8份乙烯基聚乙二醇醚(分子量4000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入4.6份n,n
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亚甲基双丙烯酰胺和1.57份过氧化氢；将42.8份丙烯酸及150份水预混配成混合液x；0.20份抗坏血酸钠、0.20份亚硫酸氢钠加200份水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入29.5份液碱中和及322.3份水；即得长支链共聚物cgj-1。
28.(2)混凝土抗离析剂的制备：将400份长支链共聚物cgj-1、50份亚硫酸钠、20份天冬氨酸二乙酸四钠及530份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-1。
29.实施例2
30.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入153.6份乙烯氧基丁基聚乙二醇醚(分子量6000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入5.6份二烯丙基丙二酸二乙酯和1.54份过氧化氢；将33.2份丙烯酸及150份水预混配成混合液x；0.18份抗坏血酸钠、0.11份吊白块加200份水配成混合液y；同时滴加两种混
合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入23.0份液碱中和及332.7份水；即得长支链共聚物cgj-2。
31.(2)混凝土抗离析剂的制备：将350份长支链共聚物cgj-2、60份焦亚硫酸钾、20份亚氨基二琥珀酸四钠及570份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-2。
32.实施例3
33.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入108.2份乙烯氧基丁基聚乙二醇醚(分子量4000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入12.5份n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺和1.72份叔丁基过氧化氢；将70.3份衣康酸及150份水预混配成混合液x；0.15份亚硫酸氢钠、0.23份吊白块加200份水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入27.0份液碱中和及329.9份水；即得长支链共聚物cgj-3。
34.(2)混凝土抗离析剂的制备：将400份长支链共聚物cgj-3、40份焦亚硫酸钠、30份甲基甘氨酸二乙酸三钠及530份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-3。
35.实施例4
36.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入151.9份乙烯基聚乙二醇醚(分子量8000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入9.2份二烯丙基丙二酸二乙酯和1.12份叔丁基过氧化氢；将32.6份甲基丙烯酸及150份水预混配成混合液x；0.11份抗坏血酸钠、0.07份亚硫酸氢钠、0.11份吊白块加200份水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入19.0份液碱中和及335.9份水；即得长支链共聚物cgj-4。
37.(2)混凝土抗离析剂的制备：将400份长支链共聚物cgj-4、45份亚硫酸钾、25份甲基甘氨酸二乙酸三钠及530份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-4。
38.实施例5
39.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入150.0份乙烯基聚乙二醇醚(分子量5000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入7.4份n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺和2.05份过氧化氢；将34.5份丙烯酸及150份水预混配成混合液x；0.10份亚硫酸氢钠、0.21份吊白块加200份水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴完后继续熟化45～60min并加入24.0份液碱中和及331.7份水；即得长支链共聚物cgj-5。
40.(2)混凝土抗离析剂的制备：将300份长支链共聚物cgj-5、55份亚硫酸钠、35份亚氨基二琥珀酸四钠及610份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-5。
41.实施例6
42.(1)长支链共聚物的制备：向装有温度计、搅拌器、恒流泵、冷却水夹套的四口烧瓶中加入151.2份乙烯氧基丁基聚乙二醇醚(分子量8000)及100份水并在15℃～20℃搅拌溶解，加入6.0份二烯丙基丙二酸二乙酯和1.73份过氧化氢；将35.7份甲基丙烯酸及150份水预混配成混合液x；0.13份抗坏血酸钠、0.19份吊白块加200份水配成混合液y；同时滴加两种混合液，在60～75min内恒速滴完，滴加过程中通过夹套冷却水确保温度不超过40℃；滴
完后继续熟化45～60min并加入20.8份液碱中和及334.2份水；即得长支链共聚物cgj-6。
43.(2)混凝土抗离析剂的制备：将250份长支链共聚物cgj-6、60份焦亚硫酸钾、40份天冬氨酸二乙酸四钠及650份水，按比例投料并搅拌均匀，即制得混凝土抗离析剂asa-6。
44.应用实施例1
45.为了评价本发明的混凝土抗离析剂与聚羧酸系减水剂的相容性和存放稳定性，将本发明及对比样与聚羧酸系减水剂进行复配并存放观察，结果见表1。
46.表1抗离析剂与聚羧酸系减水剂相容性试验
[0047][0048][0049]
由表1结果可知，本发明的混凝土抗离析剂与聚羧酸系减水剂具有良好的相容性，使用方便。
[0050]
应用实施例2
[0051]
为了评价本发明的混凝土抗离析剂在低标号机制砂混凝土中的性能，设计了c20泵送混凝土进行对比。试验采用基准水泥，南京华能电厂ii级粉煤灰，细度模数3.1，石粉含量15.8％的机制砂，5mm～16mm、16mm～31.5mm二级配的碎石，混凝土配合比见表2，掺加不同外加剂的混凝土性能结果见表3，外加剂采用表1中的抗离析剂掺量，另掺300kg/t的含固量40％的聚羧酸系减水剂母液、5kg/t的葡萄糖酸钠作为缓凝剂，其余为水，空白组中不掺抗离析剂。
[0052]
表3c20混凝土配合比(kg/m3)
[0053]
水泥粉煤灰砂中石小石水外加剂198666857725141603.16
[0054]
表3掺本发明的c20混凝土性能比较
[0055][0056]
由表3中结果可见，本发明的混凝土抗离析剂可有效避免混凝土的泌水、离析现象，改善混凝土和易性，且对混凝土工作性影响小，不影响混凝土后期强度发展。
[0057]
虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明；本领域技术人员可在本发明的精神的范围内，做出各种变形和改进，例如成分比例或时间范围的调整，这种调整后的效果是可预测的，所以其同样在本发明的保护范围之内；因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。