一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂及其制备方法

摘要

本发明适用于建筑材料领域，提供了一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂及其制备方法，所述聚羧酸减水剂采用不饱和聚氧烷基单体、一元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体以及二元酸及其衍生物单体，经引发剂共聚而成。本发明提供的聚羧酸减水剂具有较高的减水率、分散性好，可以很好的适应再生骨料制备的混凝土，而且本发明提供的制备聚羧酸减水剂的工艺简单、无污染、生产能耗低。

权利要求

1.一种聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，所述聚羧酸减水剂采用不饱和聚氧烷基单体、一元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体以及二元酸及其衍生物单体，经引发剂共聚而成；所述聚羧酸减水剂采用的原材料及各原料的重量比为：不饱和聚氧烷基单体35%-38.4%，一元酸及其衍生物单体1.5%-6%，磺酸盐单体0.4%-4%，二元酸及其衍生物单体0.5%-6%，引发剂0.5%-5%，水 40.6%-62.1%；所述不饱和聚氧烷基单体由一种或两种不同分子量的甲基烯基聚氧烷基醚构成，选用的甲基烯基聚氧烷基醚的分子量范围为

1000-4000；

所述聚羧酸减水剂的制备方法包括下述步骤：

A、称取一定量的去离子水和一定量的不饱和聚氧烷基单体投入反应瓶中，加热搅拌溶解；

B、分别一次加入二元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体，滴加入一定浓度的一元酸及其衍生物单体；

C、在滴加入一元酸及其衍生物单体的同时，滴加事先配制好的一定浓度的引发剂；

D、滴加完毕后恒温反应一段时间；

E、反应结束后，降温至35-45℃，滴加30%浓度的液碱进行中和。

2.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，所述一元酸及其衍生物单体由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯，丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的一种或两种构成。

3.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，所述磺酸盐单体由甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠中的一种或两种构成。

4.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，所述二元酸及其衍生物单体由马来酸酐、马来酸、富马酸、衣康酸中的一种或两种构成。

5.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐类引发剂,包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾。

6.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，在所述步骤C中，引发剂的浓度为3%～15%，滴加的时间为2-3.5小时。

7.如权利要求1所述的聚羧酸减水剂在再生骨料混凝土中的用途，其特征在于，在所述步骤D中，恒温反应的温度为55-75℃，反应时间为0.5-4小时。

说明书

一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着城市化进程的不断加快,建筑垃圾的产生和排出数量也在快速增长。人们在享受文明的同时,也在遭受垃圾所带来的烦恼,其中建筑垃圾就占有相当大的比例。目前,我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%~40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被施工单位运往郊外或乡村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理,耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费。同时,清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。由于建筑垃圾的组成特点和它产生于建设工程现场的实际情况,建筑废料中很多是可以再生利用的。在资源日趋匮乏的今天,简单地遗弃建筑废料是资源的极大浪费。因此,建筑垃圾的资源化变得十分重要,它不仅符合生态环境保护的需要,也是可持续发展的需要。

[0003] 对建筑废料中的废弃混凝土进行回收处理，作为循环再生骨料，一方面可以解决大量废弃混凝土的排放及其造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面可以减少天然骨料的消耗，从根本上解决资源的日益匮乏及对生态环境的破坏问题。因此再生骨料混凝土是一种可持续发展的绿色建材产品。在利用建筑垃圾再生骨料配置混凝土的过程中，由于再生骨料的压碎值较高、吸水率高、外形扁平且多棱角、表面附着水泥灰浆，使得制备的掺普通减水剂的再生骨料混凝土和易性较差，混凝土坍落度损失较快，不能满足泵送施工的需求。而现有的聚羧酸减水剂要么其性能无法满足再生骨料混凝土的需求，要么其生产工艺复杂，生产时间长，生产效率低。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于：提供一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂，旨在解决现有的聚羧酸减水剂不适用于再生骨料混凝土的问题。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂，采用不饱和聚氧烷基单体、一元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体以及二元酸及其衍生物单体，经引发剂共聚而成。

[0007] 所述聚羧酸减水剂采用的原材料及各原料的重量比为：不饱和聚氧烷基单体35%-38.4%，一元酸及其衍生物单体1.5%-6%，磺酸盐单体0.4%-4%，二元酸及其衍生物单体
0.5%-6%，引发剂0.5%-5%，水 40.6%-62.1%。

[0008] 所述不饱和聚氧烷基单体由一种或两种不同分子量的甲基烯基聚氧烷基醚构成，选用的甲基烯基聚氧烷基醚的分子量范围为1000-4000。

[0009] 所述一元酸及其衍生物单体由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯，丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的一种或两种构成。

[0010] 所述磺酸盐单体由甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠中的一种或两种构成。

[0011] 所述二元酸及其衍生物单体由马来酸酐、马来酸、富马酸、衣康酸中的一种或两种构成。

[0012] 所述引发剂为过硫酸盐类引发剂,包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾。

[0013] 本发明的另一目的在于：提供一种用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂的制备方法，包括下述步骤：

[0014] A、称取一定量的去离子水和一定量的不饱和聚氧烷基单体投入反应瓶中，加热搅拌溶解；

[0015] B、分别一次加入二元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体，滴加入一定浓度的一元酸及其衍生物单体；

[0016] C、在滴加入一元酸及其衍生物单体的同时，滴加事先配制好的一定浓度的引发剂；

[0017] D、滴加完毕后恒温反应一段时间；

[0018] E、反应结束后，降温至35-45℃，滴加30%浓度的液碱进行中和。

[0019] 在所述步骤C中，引发剂的浓度为3%～15%，滴加的时间为2-3.5小时。

[0020] 在所述步骤D中，恒温反应的温度为55-75℃，反应时间为0.5-4小时。

[0021] 本发明的突出优点是：本发明提供的聚羧酸减水剂具有较高的减水率、分散性好，可以很好的适应再生骨料制备的混凝土，而且本发明提供的制备聚羧酸减水剂的工艺简单、无污染、生产能耗低。具体实施方式

[0022] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0023] 本发明提供的用于再生骨料混凝土的聚羧酸减水剂采用不饱和聚氧烷基单体、一元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体以及二元酸及其衍生物单体，经引发剂共聚而成。所述聚羧酸减水剂采用的原材料及重量比为：不饱和聚氧烷基单体35%-38.4%，一元酸及其衍生物单体1.5%-6%，磺酸盐单体0.4%-4%，二元酸及其衍生物单体0.5%-6%，引发剂0.5%-5%，水40.6%-62.1%。

[0024] 其中，所述不饱和聚氧烷基单体具体可以由一种或两种不同分子量（分子量范围为1000-4000）的甲基烯基聚氧烷基醚构成，也可以由其他的不饱和聚氧烷基单体构成。

[0025] 所述一元酸及其衍生物单体具体可以由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯，丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的一种或两种构成。

[0026] 所述磺酸盐单体具体可以由甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠等中的一种或两种构成。

[0027] 所述二元酸及其衍生物单体具体可以由马来酸酐、马来酸、富马酸、衣康酸等中的一种或两种构成。

[0028] 所述引发剂为过硫酸盐类引发剂,包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾。所使用的水为普通去离子水。

[0029] 本发明提供的所述聚羧酸减水剂的制备方法如下：

[0030] 首先，称取一定量的去离子水和一定量的不饱和聚氧烷基单体投入反应瓶中，加热搅拌溶解。

[0031] 然后，分别一次加入二元酸及其衍生物单体、磺酸盐单体，滴加入一定浓度的一元酸及其衍生物单体（可以事先配置好浓度，也可以滴加的过程同步配置）。

[0032] 其次，在滴加入一元酸及其衍生物单体的同时，滴加事先配制好的一定浓度的引发剂（浓度为3%～15%）。滴加时间最好为2-3.5小时。

[0033] 接着，滴加完毕后恒温反应一段时间。反应温度最好控制在55-75℃，反应时间最好为0.5-4小时。

[0034] 最后，反应结束后，降温至35-45℃，滴加30%浓度的液碱进行中和，得到聚羧酸减水剂成品。

[0035] 所述反应中，体系浓度控制在40%～60%，得到聚羧酸减水剂浓度为40%。

[0036] 以下为本发明的几个实施例提供的所述聚羧酸减水剂的具体制备方法，在每个实施例中，所使用的各原材料及重量仅作为实施例，并不用于限定。

[0037] 实施例1：在配置有搅拌器、温度计、冷凝管、蠕动滴加装置的四口烧瓶中加入去离子水605.5g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚（分子量2400）897g，马来酸酐89.2g，甲基丙烯磺酸13.8g，搅拌升温至70℃。在搅拌条件下，3小时内分别滴加270g浓度为8%的过硫酸钾溶液，以及去离子水201.6g和丙烯酸16.2g、丙烯酸-2-羟基乙酯35.6g配置的溶液。滴加完毕恒温0.5小时，降温至40℃，加入30%的液碱中和至PH=6-7。调节浓度得到40%的聚羧酸减水剂，标记为JPC-1。

[0038] 实施例2：在四口烧瓶中加入去离子水806g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚(分子量2400)627g，甲基烯基聚氧烷基醚（分子量1200）120g，富马酸67.8g，丙烯磺酸钠10.8g，搅拌升温至65℃。在搅拌条件下，3.5小时内分别滴加350g浓度为5%的过硫酸氨溶液，以及去离子水166.3g和丙烯酸19.2g、丙烯酸-2-羟基丙酯42.8g配置的溶液。滴加完毕恒温
1小时，降温至40℃，加入30%的液碱中和至PH=6-7。调节浓度得到40%的聚羧酸减水剂，标记为JPC-2。

[0039] 实施例3：在四口烧瓶中加入去离子水205.2g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚（分子量2400）336.2g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚（分子量1200）488.1g，马来酸酐36.5g，甲基丙烯磺酸钠24.1g，搅拌升温至60℃。在搅拌条件下，2.5小时内分别滴加762g浓度为3%的过硫酸钠溶液，以及去离子水298.1g和丙烯酸32.1g、甲基丙烯酸羟乙酯35.6g配置的溶液。滴加完毕恒温2小时，降温至40℃，加入30%的液碱中和至PH=6-7。调节浓度得到40%的聚羧酸减水剂，标记为JPC-3.

[0040] 实施例4：在四口烧瓶中加入去离子水892g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚（分子量2400）921g，马来酸74.3g，甲基丙烯磺酸钠12.7g，搅拌升温至55℃。在搅拌条件下，分别滴加188g浓度为15%的过硫酸氨溶液，以及去离子水168.3g和丙烯酸34.2g、甲基丙烯酸羟丙酯22.6g配置的溶液。滴加时间为3.5小时，滴加完毕恒温4小时，降温至35℃，加入
30%的液碱中和至PH=6-7。调节浓度得到40%的聚羧酸减水剂，标记为JPC-4。

[0041] 实施例5：在四口烧瓶中加入去离子水892g，大单体甲基烯基聚氧烷基醚（分子量2400）451g，甲基烯基聚氧烷基醚（分子量1200）412.3g，衣康酸79.2g，甲基丙烯磺酸钠21.3g，搅拌升温至75℃。在搅拌条件下，分别滴加602g浓度为5%的过硫酸钾溶液，以及去离子水197g和丙烯酸38.2g，丙烯酰胺16.9g配置的溶液。滴加时间为2.5小时，滴加完毕恒温2小时，降温至45℃，加入30%的液碱中和至PH=6-7。调节浓度得到40%的聚羧酸减水剂，标记为JPC-5。

[0042] 对应用了上述不同实施例制得的聚羧酸减水剂的水泥的净浆流动度（参照标准GB/T8077-2000,采用基准水泥）的检测结果如表1所示：

[0043] 表1

[0044]

[0045] 其中，比较例1、比较例2分别为市售北京某厂和天津某厂生产的聚羧酸减水剂（浓度为40%）。

[0046] 对应用了上述不同实施例制得的聚羧酸减水剂的混凝土的性能检测结果则如表2所示：

[0047] 表2

[0048]聚羧酸减折固掺量（%）含气量% 初始坍落度/扩展60min坍落度/扩展120min坍落度/扩展混凝土和易性水剂 度（mm） 度（mm） 度（mm）
JPC-1 0.24 3.6 230/600 235/580 225/550 良好
JPC-2 0.24 3.5 235/620 230/600 220/560 良好
JPC-3 0.24 3.8 230/590 230/570 220/540 良好
JPC-4 0.24 3.5 225/570 230/620 230/600 良好
JPC-5 0.24 3.1 240/650 230/610 225/580 良好
比较例1 0.26 2.7 220/550 215/500 195/480 差
比较例2 0.26 4.1 230/580 220/540 215/490 一般