一种缓凝减水剂的制作方法

本发明涉及一种缓凝减水剂，属于混凝土外加剂。

背景技术：

1、混凝土外加剂，简称外加剂，是指在拌制混凝土拌合前或拌合过程中掺入用以改善混凝土性能的物质。由于外加剂能有效地改善混凝土的性能，而且具有良好的经济效益，在工程中的应用越来越受到重视，成为混凝土中不可或缺的材料。高层建筑泵送混凝土和远距离运输混凝土，为保持其良好的工作性能，需要混凝土具有大流态和缓凝剂；大体积混凝土在夏季施工时，为了防止水化热过于集中，避免混凝土产生温度应力裂缝，则需要混凝土水化热低，放热缓慢、混凝土具有缓凝性，而在不同的工程中，根据不同的需要，则需要混凝土具有早强或各龄期强度等，所有这些混凝土技术性能的提高和改善，都是通过减水剂实现的。缓凝减水剂是混凝土外加剂中的一种，其可以延缓混凝土凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇注，提高施工效率，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响，且兼有减水作用。目前市场上所使用的缓凝减水剂存在着缓凝效果不明显、减水率低和保坍性能差等缺点，无法满足高强高性能混凝土的要求。

2、中国专利cn112897921a公开了一种混凝土缓凝减水剂，包括a组分和b组分，所述a组分包括聚羧酸型减水剂粉剂10~20份、糖钙3~5份、三聚磷酸钠1~2份、硼砂1~2份、陶粒6~8份，所述b组分以葡萄糖、乙烯醇、甲基丙烯磺酸钠为原料反应而成。本发明提供的缓凝减水剂，采用固态与液态组分结合的方法，液态b组分先发挥作用，而后固态a组分持续缓释其有效成分，使得缓凝减水剂在混凝土中得到充分且持续利用，增强其减水和缓凝效果，且提高混凝土制品的抗压强度。该专利制备的缓凝减水剂，缓凝效果比较好，但减水效率比较低，另外保坍性能如何，专利中并没有披露。

3、中国专利cn116081973a公开了一种混凝土缓凝减水剂及其制备方法，所述混凝土缓凝减水剂包括如下组分：聚羧酸减水剂母液、聚合氯化锆、芳香聚酰胺纤维、硫酸铁。该缓凝减水剂的制备方法为：通过特定比例的添加离子水、聚合氯化锆、聚天冬氨酸钠、椰油酸二乙醇酰胺形成改性聚合氯化锆，然后加入其他添加剂。提高混凝土缓凝减水剂的密实程度、并节约水泥、改善混凝土工作性能，提高混凝土的强度和耐久性，通过引发剂、聚羧酸减水剂母液、芳香聚酰胺纤维、硫酸铁、引发剂和链转移剂的混合溶液，最终得到混凝土缓凝减水剂，调整混凝土的凝结时间，还可以减缓混凝土的坍落度损失，提高产品的适应性和绿色环保的特点。该专利并未披露所制备缓凝减水剂的减水率、缓凝效果以及保坍性能，因该专利缓凝减水剂成分中含有聚羧酸减水剂母液，减水效果应该还可以，但缓凝剂为氯化锌、硫酸锌、碳酸锌、硝酸锌中的一种，上述这些无机盐的缓凝效果难以持久，另外加入量过大，也容易引起混凝土强度方面的下降。

4、以上可以看到目前缓凝减水剂仍存在缓凝效果不明显、减水率低和保坍性能差等问题，因此制备减水率高、缓凝效果好且保坍性能佳的缓凝减水剂对高强高性能混凝土有着非常重要的意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种缓凝减水剂，实现以下发明目的：制备出减水率高、缓凝效果好且保坍性能佳的缓凝减水剂。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种缓凝减水剂，所述缓凝减水剂由a组份和b组份组成；

4、所述a组份和b组份应用于混凝土时，a组份和b组份按质量比1:0.6~1.3配成均一稳定的液态混合物，液态混合物的加入质量为混凝土总质量的0.5~4wt%；

5、所述a组份的具体配方为，以重量份计：

6、环己烷氨基磺酸钠 55~80份、

7、羟基乙叉二膦酸 10~28份、

8、三(2-羟乙基) 异氰尿酸酯 4~13份、

9、十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱 1~5份、

10、水 70~97份；

11、所述b组份的具体配方为，以重量份计：

12、次膦酸基聚丙烯酸 25~40份、

13、四羟乙基乙二胺 4~18份、

14、稳定化高模数硅酸钾 25~45份、

15、水 49~67份；

16、所述次膦酸基聚丙烯酸中的磷含量为1~5wt%；

17、以下是对上述技术方案的进一步改进：

18、步骤1、稳定化高模数硅酸钾的制备

19、将多羟基化合物和丙酮配成溶液后，冷凝回流下加热至40~65℃，控制搅拌速率300~500转/分下，滴加3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后，恒温反应3~6小时后，60~85℃下减压蒸馏脱除丙酮后，得到硅氧烷改性多羟基化合物，然后将硅氧烷改性多羟基化合物加入高模数硅酸钾水溶液中，控制搅拌速率350~600转/分，室温下搅拌混合10~15小时后，得到稳定化高模数硅酸钾；

20、所述多羟基化合物为二羟甲基二羟乙基乙烯脲、三羟甲基丙烷、三羟甲基氨基甲烷中的一种；

21、所述多羟基化合物和丙酮的质量比为8~18:100；

22、所述滴加3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，滴加质量为多羟基化合物质量的3~11wt%，滴加速度为5~25g/min；

23、所述硅氧烷改性多羟基化合物与高模数硅酸钾水溶液的质量比为10~35:150；

24、所述高模数硅酸钾水溶液中，高模数硅酸钾的质量分数为10~30wt%；

25、所述高模数硅酸钾的模数为2~4.5。

26、步骤2、缓凝减水剂的制备

27、按a组份以重量份计的具体配方，将环己烷氨基磺酸钠、羟基乙叉二膦酸、三(2-羟乙基) 异氰尿酸酯、十二烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、水混合后，搅拌溶解成均一稳定的溶液后，得到a组份，同样，按b组份以重量份计的具体配方，将次膦酸基聚丙烯酸、四羟乙基乙二胺、稳定化高模数硅酸钾、水混合后，搅拌溶解成均一稳定的溶液后，得到b组份，a组份和b组份分别单独包装后，即为缓凝减水剂。

28、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

29、1、本发明用二羟甲基二羟乙基乙烯脲、三羟甲基丙烷、三羟甲基氨基甲烷等多羟基化合物以及3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷对高模数硅酸钾做了稳定化处理，因高模数硅酸钾含有数量众多的硅羟基，很容易发生自聚反应，上述多羟基化合物和3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷通过与硅羟基发生氢键和偶联反应，降低了高模数硅酸钾胶团外围硅羟基的数量从而稳定了硅羟基的自聚反应，同时保留了部分硅羟基，能在水泥混凝土混合过程中，随着钾离子的电离形成带负电的胶团粒子，进而使水泥颗粒周围的水产生极性，同性离子相斥，阻止了水泥和阳离子的相互接近，引起分散效果，从而在水量很少的情况下提高了水泥颗粒的吸附和扩散作用，抑制了水泥浆体的凝聚倾向，增大了水泥颗粒及水的接处面积，使水泥在加水量很少的情况下得以充分水化，大幅增大了减水率。在其扩散水泥颗粒的过程中，同时放出了凝聚体所包围的游离水，水泥浆由网状凝聚结构变成溶胶结构，因此浆体变稀，混凝土流动性大，缓凝时间也相应增长，另外高模数硅酸钾自身的固化反应形成的交联网络，既能起到保坍作用又可以大幅提升混凝土的力学强度；

30、2、本发明中加入的次膦酸基聚丙烯酸中含有的羧基对水泥颗粒有着非常显著的分散作用，其中含有的次膦酸基官能团，能够络合水泥混凝土中的金属离子，防止阳离子的过早聚并，所以次膦酸基聚丙烯酸既起到分散减水的作用又具有一定的缓凝作用；

31、3、本发明中加入的羟基乙叉二膦酸、三(2-羟乙基) 异氰尿酸酯两种物质，主要起到缓凝的作用，这两种物质中含有摩尔当量非常大的羟基和膦酸基官能团，这两种官能团水化以后形成的负电离子或负电微粒，对水泥颗粒以及钙离子有着非常强的络合作用，使水泥颗粒的聚并以及钙离子的水化反应变得很慢，这能极大延长水泥的初凝时间，从而使水泥具备很好的缓凝性能；

32、4、本发明得到的缓凝减水剂，减水率42.7~44.2%，凝结时间238~257分钟，坍落度20℃时49~55mm、30℃时44~50mm、40℃时41~48mm，抗压强度比7d为159~163%、28d为174~182%。