减水抗泥剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种减水抗泥剂及其制备方法，抗泥剂包括如下重量份数的原料：缓凝络合组份为5‑15份；早强组份为5‑10份；黏土晶格插层改变组份为5‑10份；黏土吸附与稀释组份39‑56份，其中黏土吸附组份为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其对于高泥含量的砂石有较好的效果，且掺量较低，成本低，对于混凝土的力学性能与耐久性能不会产生不利的影响；该方法只需要将所述各种组份混合均匀即可完成制备，工艺简单，而且所采用的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺均为氨基酸缩合物，在生产和使用过程中不会影响环境，是一种绿色环保产品。

权利要求

1.一种减水抗泥剂，其特征在于：包括如下重量份数的原料：缓凝络合组分为5-15份，所述缓凝络合组分为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1；早强组分为5-10份；黏土晶格插层改变组分为5-10份，所述黏土晶格插层改变组分为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3；黏土吸附组分39-56份，其中黏土吸附组分为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其中聚天冬氨酸钠的分子量为1000-5000，聚琥珀亚酰胺的分子量为30000-50000。

2.根据权利要求1所述的减水抗泥剂，其特征在于：所述缓凝络合组分为5-10份；早强组分为8-10份；黏土晶格插层改变组分为5-8份；黏土吸附组分为40-50份。

3.一种减水抗泥剂制备方法，其特征在于：所述减水抗泥剂包括如下重量份数的原料：

缓凝络合组分为5-15份，所述缓凝络合组分为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1；早强组分为5-10份；黏土晶格插层改变组分为5-10份，所述黏土晶格插层改变组分为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3；黏土吸附组分39-56份，其中黏土吸附组分为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其制备方法包括如下步骤：第一步，备料，根据需求量按上述原料的重量份数准备原料；

第二步，混配，将黏土吸附组分中的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺按4/1的重量份数比放入搅拌机中混合均匀，再加入缓凝络合组分、早强组分和黏土晶格插层改变组分混合均匀。

4.根据权利要求3所述的一种减水抗泥剂制备方法，其特征在于：所述缓凝络合组分为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1，所述早强组分为三乙醇胺或硝酸盐，所述黏土晶格插层改变组分为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3。

说明书

减水抗泥剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土添加剂技术领域，尤其涉及一种减水抗泥剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 混凝土外加剂作为混凝土的重要组分，在混凝土拌合过程过程中起到了重要的作用。尤其是混凝土减水剂对于混凝土的工作性，力学性能，耐久性能带来了巨大飞跃，但是由于现代混凝土所用的砂石原材料大量开发，导致质量好的砂石的储量越来越少，通常砂石中的含泥量较高，颗粒级配较差，导致混凝土的性质收到了严重的影响。尤其是含泥量过高，会使混凝土中减水剂减水性能减少，甚至失效，导致混凝土初始坍落度与坍落度经时损失大大降低，对于混凝土的工作性与耐久性也带来了较大的威胁。如何在不影响混凝土力学性能剂耐久性的前提下，减少含泥量对混凝土减水剂的影响是几个亟待解决的技术难题。

[0003] 为了解决含泥量对混凝土减水剂的影响，现代都是直接加大减水剂的掺量，但是减水剂掺量增高，直接会导致混凝土的成本上升，由于减水剂的掺量有一定的范围，掺量过大， 往往会导致混凝土泌水，和易性较差等严重问题；现在施工过程中，对于含泥量较高的砂子，通常事先洗砂，但是洗砂的时候成本高，污染环境，导致砂子的细小颗粒容易被冲走，砂子的颗粒级配受到严重影响；现在市面的上的抗泥剂成本较高、且对于含泥量对于混凝土力学性能耐久性能的影响，难以解决。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种减水抗泥剂，对于高泥含量的砂石有较好的效果，且掺量较低，成本低，对于混凝土的力学性能与耐久性能不会产生不利的影响。

[0005] 本发明所要解决的技术问题是还提供一种减水抗泥剂制备方法，只需要将所述各种组份混合均匀即可完成制备，工艺简单，而且所采用的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺均为氨基酸缩合物，在生产和使用过程中不会影响环境，是一种绿色环保产品。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种减水抗泥剂，包括如下重量份数的原料：缓凝络合组份为5-15份；早强组份为5-10份；黏土晶格插层改变组份为5-10份；黏土吸附与稀释组份39-56份，其中黏土吸附组份为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其中聚天冬氨酸钠的分子量为1000-5000，聚琥珀亚酰胺的分子量为30000-50000。

[0007] 所述缓凝络合组份为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1，所述早强组份为三乙醇胺或硝酸盐，所述黏土晶格插层改变组份为硅酸钠和羟基乙叉二膦酸混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3。

[0008] 所述缓凝组份为5-10份；早强组份为8-10份；黏土晶格改变组份为5-8份；黏土吸附组份为40-50份。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明还采取的技术方案是：一种减水抗泥剂制备方法，所述减水抗泥剂包括如下重量份数的原料：缓凝络合组份为5-15份；早强组份为5-10份；黏土晶格插层改变组份为5-10份；黏土吸附与稀释组份39-56份，其中黏土吸附组份为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其制备方法包括如下步骤：

[0010] 第一步，备料，根据需求量按上述原料的重量份数准本原料；

[0011] 第二步，混配，将黏土吸附与稀释组份中的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺按4/1的重量份数比放入搅拌机中混合均匀，再加入缓凝络合组份、早强组份和黏土晶格插层改变组份混合均匀。

[0012] 所述缓凝络合组份为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1，所述早强组份为三乙醇胺或硝酸盐，所述黏土晶格插层改变组份为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3。

[0013] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该种减水抗泥剂，对于高泥含量的砂石有较好的效果，且掺量较低，成本低，对于混凝土的力学性能与耐久性能不会产生不利的影响。

[0014] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该方法只需要将所述各种组份混合均匀即可完成制备，工艺简单，而且所采用的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺均为氨基酸缩合物，在生产和使用过程中不会影响环境，是一种绿色环保产品。

具体实施方式

[0015] 下面结合本发明实施例对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0016] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0017] 本发明公开了一种减水抗泥剂，包括如下重量份数的原料：缓凝络合组份为5-15份；早强组份为5-10份；黏土晶格插层改变组份为5-10份；黏土吸附与稀释组份39-56份，其中黏土吸附组份为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其中聚天冬氨酸钠的分子量为1000-5000，聚琥珀亚酰胺的分子量为30000-50000。

[0018] 所述缓凝络合组份为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1，所述早强组份为三乙醇胺或硝酸盐，所述黏土晶格插层改变组份为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3。

[0019] 所述缓凝组份为5-10份；早强组份为8-10份；黏土晶格改变组份为5-8份；黏土吸附组份为40-50份。

[0020] 具体来讲，由于黏土主要由蒙脱石、 高岭土和伊利石类组成。 磷酸钠能水化提供一价阳离子 Na+与足够的OH-，使分散系统呈碱性，同时它的阴离子与黏土中 Ca2+、 Mg2+作用生成稳定难溶的络合物---R3(PO3)2，则能促进 Na+的交换，生成更多的 Na-黏土，从而增加泥浆流动性， 三聚磷酸钠对高岭土泥浆的悬浮效果较好，这是由于当吸附 Ca2+、 Mg2+离子的黏土泥浆中加入三聚磷酸钠时，发生如下交换反应：R-黏土+Na2SiO3→Na-黏土+RSiO3↓[0021] 反应后生成的 CaSiO3 溶解度很小，它不仅显著地降低其黏度，而且在相当宽的电解质浓度范围内黏度都较低，所以加入三聚磷酸钠稀释剂的高岭土泥浆流动性较好。

[0022] 根据吸附原理，黏土颗粒会优先吸附电位高的表面活性剂。由于聚天冬氨酸属于一种表面活性剂，zate电位值远高于聚羧酸减水剂，黏土会优先吸附聚天冬氨酸表面活性剂，在聚天冬氨酸的分子链中，除了含有阴离子基团-COO- 和-CO0-，还含有-NH 2 ，使得聚天冬氨酸具有较大zeta电位。聚天冬氨酸主要依靠强烈的静电斥力来达到表面活剂的作用，因此，聚天冬氨酸不仅可以通过阴离子基团以静电力的作用吸附在黏土带正电荷的端面，而且-NH2 通过氢键吸附在黏土颗粒的表面，这样，聚天冬氨酸在黏土颗粒表面上有较大的吸附量， 对黏土颗粒进行较好的包覆，使得黏土对聚羧酸减水剂的吸附量大大降低。另外，较大分子量的聚天冬氨酸与聚琥珀酰亚胺中的肽键不断断裂，使得新的小分子的聚天冬氨酸产生，使得作用效果较为持久。

[0023] 小分量的聚天冬氨酸也可以优先吸附到蒙脱土的层间，减少蒙脱土层间对聚羧酸减水剂的吸附，使得聚羧酸减水剂的效果得以较好的保持。

[0024] 蒙脱土片层表面常吸附着 K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+等阳离子，表面活性剂 R-NH3Cl 被吸附进入片层内，需要进行离子交换反应，取代这些阳离子而呈吸附状态。 蒙脱土吸附表面活性剂R-NH3Cl 的反应可表示为（其中R 有机基团）：R-NH3Cl+Na-MMT← →……← →R-NH3-MMT+NaCl除上述过程外，反应式中省略的地方包括 R-NH3Cl 分子在溶液中的扩散和进入蒙脱土片层之间、 R-NH3Cl 在夹层分布并使片层间距增大以及蒙脱土颗粒团块的端面吸附等过程。

[0025] 葡萄糖酸钠属于有机酸类缓凝剂，缓凝机理主要在于葡萄糖酸钠中的基团与 Ca2+、 Mg2+发生配位络合，能够延缓水泥的凝结硬化，可以使混凝土拌合物在较长时间保持塑性。在黏土-水系统中，由于吸附层和扩散层存在zeta 电位，离子络合剂能增厚扩散层，加大zate电位，使胶团斥力增加，能长期悬浮水中减弱黏土胶团由于布朗运动产生的吸引力，使泥浆黏度大为降低。同时离子络合剂具有较强的络合能力，生成的钙、 镁盐络合物难溶于水，使泥浆中的 Ca2+、Mg2+浓度减小，起着反凝聚的作用，促进泥浆稀释。

[0026] 本发明中的早强组份用于调整由于加入缓凝剂水泥混凝土的凝结时间，提高混凝土的早期强度，使得混凝土的施工工期得到保证。

[0027] 以下通过实施例对本发明进行详细说明：

[0028] 表1

[0029]

[0030] 本发明还公开了一种减水抗泥剂制备方法，所述减水抗泥剂包括如下重量份数的原料：缓凝络合组份为5-15份；早强组份为5-10份；黏土晶格插层改变组份为5-10份；黏土吸附与稀释组份39-56份，其中黏土吸附组份为聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺混合物，聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺的重量份数比为4/1，其制备方法包括如下步骤：

[0031] 第一步，备料，根据需求量按上述原料的重量份数准本原料；

[0032] 第二步，混配，将黏土吸附与稀释组份中的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺按4/1的重量份数比放入搅拌机中混合均匀，再加入缓凝络合组份、早强组份和黏土晶格插层改变组份混合均匀。

[0033] 所述缓凝络合组份为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的混合物，葡萄糖酸钠或柠檬酸钠与羟基乙叉二膦酸的重量份数比为4/1，所述早强组份为三乙醇胺或硝酸盐，所述黏土晶格插层改变组份为硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵混合物，所述硅酸钠和十二烷基三甲基氯化铵的重量份数比为5/3。

[0034] 总之，本发明提供了一种减水抗泥剂及其制备方法，该种减水抗泥剂，对于高泥含量的砂石有较好的效果，且掺量较低，成本低，对于混凝土的力学性能与耐久性能不会产生不利的影响。

[0035] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该方法只需要将所述各种组份混合均匀即可完成制备，工艺简单，而且所采用的聚天冬氨酸钠与聚琥珀亚酰胺均为氨基酸缩合物，在生产和使用过程中不会影响环境，是一种绿色环保产品。

[0036] 为充分说明本发明所涉及的减水抗泥剂的性能，将本发明所要求保护的减水抗泥剂加入混凝土进行性能试验，具体实验结果如下：

[0037] 采用标准砂，普通硅酸盐水泥（P·O 42.5）制备砂浆，测试砂浆初始流动度1h，2h流动度经时损失。其中砂浆的比例为：水泥:标准砂:水=340:830:160。聚羧酸减水剂掺量为胶凝材料总量的1%，抗泥剂的掺量为聚羧酸减水剂的2%，泥含量为标准砂质量的5%和8%两种，结果见表2。

[0038] 表2 砂浆流动度与经时损失

[0039]

[0040] 采用本发明制备的抗泥剂与聚羧酸减水剂制备混凝土，设计强度等级为C30。基准配合比见表3，坍落度与坍落度经时损失见表4，强度和耐久性结果见表5，抗泥剂掺量按聚羧酸外加剂之间的2%掺加。

[0041] 表3基准混凝土配合比

[0042]原材料 水泥 石子 砂子 水 聚羧酸减水剂
用量/(kg·m-3) 330 1196 733 150 3.4

[0043] 表4基准混凝土坍落度经时损失

[0044]含泥量 0mim 30min 60min 90min 120min
0 215 210 210 200 190
5% 210 205 205 195 180
8% 200 190 185 180 165

[0045] 表5不同外加剂对混凝土电通量与强度的影响

[0046]含泥量 电通量（/C） 3d（MPa） 7d（MPa） 28d（MPa）
0 5267 15 22 35
5% 2603 16 25 37
8% 2701 15 21 34