一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂，由有机高分子和配合剂组成，其中所述有机高分子材料的组分及含量以重量份计为丙烯酸18～25份、丙烯酰胺3～5份；所述配合剂的组分及含量以重量份计为引发剂0.05份、氧化剂1.4～1.6份、还原剂1.0～1.2份、链转移剂0.005～0.008份、碱5～10份。本发明的离析泌水抑制剂制备是无需外热源的反应过程，能节约能源减少排放，制得的产品能有效地抑制水泥混凝土的离析泌水现象，改善水泥混凝土的和易性，具有广泛的工业用途。

权利要求

1.一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂，由有机高分子和配合剂组成，其中所述有机高分子材料为丙烯酸、丙烯酰胺，所述配合剂的组分为引发剂亚硫酸氢钠、氧化剂高锰酸钾、还原剂维生素C、链转移剂巯基丙酸、碱氢氧化钠；

其特征在于，所述用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的组分含量以重量份计为：

2.一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法，步骤是：

(1)以重量份计，分别称取引发剂过亚硫酸氢钠0.05份，碱5份，丙烯酸18～20份，水40份，一起加入到配有温度计、搅拌器和滴加装置的四口烧瓶中，搅拌均匀；

(2)以重量份计，分别称取浓度为5％高锰酸钾1.4～1.6份作为氧化剂，1.0～1.2份还原剂维生素C及链转移剂巯基丙酸0.005～0.008份，一并滴加到步骤(1)制得的溶液中，控制反应1～1.5小时，得到生成有大分子量的聚丙烯酸钠的溶液；

其中：滴加过程选择在工艺控制范围内的匀速滴加或者分速滴加，但是滴加过程的原则是使反应过程生成大分子量且分子量相对稳定的聚丙烯酸钠，并且能够共聚酰胺基团；

(3)以重量份计，分别称取5份丙烯酸，3～5份丙烯酰胺，23份的水，再一并加到步骤(2)制得的溶液中，继续反应3～5小时，静置1小时；

(4)向步骤(3)制得的溶液中加入氢氧化钠，调节溶液的pH值为6～8，即得到用于水泥混凝土离析泌水抑制剂产品。

说明书

一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂及其制备方法，属于建筑材料中水泥混凝土外加剂技术领域。

背景技术

[0002] 水泥混凝土作为土木工程领域主要的材料之一，在工民建、交通基础设施建设、海洋工程等领域中具有广泛的应用。

[0003] 与日俱增的大型土木工程结构对混凝土的消耗也呈现急剧增长趋势，致使作为原材料的石子和沙子日渐枯竭，品质下降，级配偏离混凝土的使用标准。

[0004] 在混凝土中掺入适当的化学添加剂，能显著提高混凝土的和易性和性能，节约水泥，降低成本。因此，混凝土外加剂已成为优化配合比涉及和提高结构耐久性的一项重要措施。

[0005] 专利CN103739223B公开了一种缓释微胶囊型混凝土外加剂及其制备方法，采用孔隙载体在外加剂溶液中搅拌分散，充分干燥获得缓释微胶囊型混凝土外加剂，可使混凝土的坍落度在5h内不损失，减少混凝土离析和泌水。

[0006] 专利CN102838315B公开了一种混凝土增强就、配制方法、应用及组合物，它是由聚丙烯酰胺共聚物水溶液和配合剂组成，对钢筋无锈蚀危害，适量加入混凝土中可提高混凝土的强度等级。

[0007] 混凝土材料性能大幅度改善和提高促进我国建设施工技术的水平和服务的提升，这一定程度上依赖于化学外加剂种类和性能的提高。经检索有关用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂及其制备方法的专利还未见报道。

发明内容

[0008] 针对混凝土原材料品质差对其拌和过程中造成和易性差的问题，本发明的目的是提供一种用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂，使其能够有效满足高性能混凝土结构的技术性能要求和现代化施工工艺。

[0009] 本发明的另一目的是提供所述离析泌水抑制剂的制备方法。该方法无需外部能源，利用各组分发生化学反应的焓变驱动合成，工艺路线简单、节约能源、降低了生产成本。

[0010] 本发明所述的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂，由有机高分子和配合剂组成，其特征在于：所述有机高分子材料的组分及含量以重量份计为丙烯酸18～25份、丙烯酰胺3～5份；所述配合剂的组分及含量以重量份计为引发剂0.05份、氧化剂1.4～1.6份、还原剂1.0～1.2份、链转移剂0.005～0.008份、碱5～10份。

[0011] 其中，所述引发剂优选过硫酸铵或亚硫酸氢钠；所述氧化剂优选双氧水或者高锰酸钾；所述还原剂优选维生素C；所述链转移剂优选巯基丙酸；所述碱优选氢氧化钠。

[0012] 本发明所述用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法，步骤是：

[0013] (1)以重量份计，分别称取引发剂过硫酸铵或亚硫酸氢钠0.05份，碱5份，丙烯酸18～20份，水40份，一起加入到配有温度计、搅拌器和滴加装置的四口烧瓶中，搅拌均匀；

[0014] (2)以重量份计，分别称取浓度为5％双氧水或者高锰酸钾1.4～1.6份作为氧化剂，1.0～1.2份还原剂维生素C及链转移剂巯基丙酸0.005～0.008份，一并滴加到步骤(1)制得的溶液中，控制反应1～1.5小时，得到生成有大分子量的聚丙烯酸钠的溶液；

[0015] (3)以重量份计，分别称取5份丙烯酸，3～5份丙烯酰胺，23份的水，再一并加到步骤(2)制得的溶液中，继续反应3～5小时，静置1小时；

[0016] (4)向步骤(3)制得的溶液中加入碱，调节溶液的pH值为6～8，即得到用于水泥混凝土离析泌水抑制剂产品。

[0017] 上述用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法中，步骤(2)所述的滴加过程选择在工艺控制范围内的匀速滴加或者分速滴加，但是滴加过程的原则是使反应过程生成大分子量且分子量相对稳定的聚丙烯酸钠，并且能够共聚酰胺基团。

[0018] 本发明公开的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法中，详细的实施方式及原理是：步骤(2)中先加入部分原材料然后滴加氧化剂、还原剂及链转移剂是为了先在合成过程中得到部分的大分子量的聚丙烯酸钠，作为用于调节混凝土的和易性的有效成分；步骤(3)中还有部分丙烯酸活性单体在后续的滴加合成部分与酰胺基团经过内聚反应生成离析泌水抑制剂的有效成分；步骤(4)加碱是为了调节溶液的pH值和中和稳定部分未反应的分子，目的是为了产品的稳定性和适用的广泛性。

[0019] 本发明提供的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂兼具有调节水泥混凝土黏度和和易性的作用与抑制水泥混凝土离析泌水的作用。

[0020] 本发明公开的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法中的原材料没有特殊的限制，尤其是氧化还原部分的原材料可以根据实际情况进行选择，本领域的技术人员可以根据需要进行功能性替换。

[0021] 本发明提供的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂产品能够很好地改善混凝土的和易性和前期以及后期泌水的不利特点。针对目前混凝土的沙子和石子等集料原材料的匮乏和质量下降所产生的混凝土泌水离析等不利现象进行了有效地控制。针对胶凝材料体系的粉料细化和级配单一等所产生的导致混凝土滞后泌水的现象也很好地进行了抑制。

[0022] 综上，本发明提供的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的突出优点及效果是：

[0023] 1、有效地抑制了水泥混凝土的离析泌水现象，改善了水泥混凝土的和易性，尤其对贫混凝土改善效果明显，对高强度水泥混凝土的粘度也有一定的调节作用，使水泥混凝土的工作性能大大的提高。

[0024] 2、有效改善水泥混凝土的工作性能和耐久性能，尤其是对于露天的且处于干湿交替和冷暖交替地区的混凝土改善了其表面的匀质性，大大提高了水泥混凝土的使用寿命，产生良好的效益。

具体实施方式

[0025] 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。

[0026] 实施例1

[0027] 本发明所述的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法，步骤是：

[0028] (1)以重量份(单位：克)计，分别称取引发剂过硫酸铵0.05份，碱5份，丙烯酸18份，水40份，一起加入到配有温度计、搅拌器和滴加装置的四口烧瓶中，搅拌均匀；

[0029] (2)以重量份(单位：克)计，分别称取浓度为5％双氧水1.4份作为氧化剂，1.0份还原剂维生素C及链转移剂巯基丙酸0.006份，一并滴加到步骤(1)制得的溶液中，控制反应1.2小时，得到生成有大分子量的聚丙烯酸钠的溶液；

[0030] (3)以重量份(单位：克)计，分别称取5份丙烯酸，4份丙烯酰胺，23份的水，再一并加到步骤(2)制得的溶液中，继续反应3小时，静置1小时；

[0031] (4)向步骤(3)制得的溶液中加入碱，调节溶液的pH值为7，即得到用于水泥混凝土离析泌水抑制剂产品。

[0032] 利用上述产品具体用于混凝土的试验的实施例：

[0033] C30泵送混凝土具体实施例如下：

[0034] 对比验证试验所使用原材料水泥、沙子、石子、粉煤灰、外加剂、水取自相同的原材料，分成两等份进行试验结果对比，两组配合比基础原材料用量一致，一组加入本发明的离析泌水抑制剂，一组是常规配制的混凝土，两组试验对比指标如下：

[0035]

[0036] 观察两组混凝土的状态及和易性发现常规方法配制的泵送混凝土有轻微泌水；有裸露石子现象，扩展度小，流动性差，施工性能一般。加入本发明所述离析泌水抑制剂的对比样则观察不到泌水现象，流动度好，扩展度大，可施工性能非常好。

[0037] 实施例2

[0038] (1)以重量份(单位：克)计，分别称取引发剂亚硫酸氢钠0.05份，碱5份，丙烯酸18份，水40份，一起加入到配有温度计、搅拌器和滴加装置的四口烧瓶中，搅拌均匀；

[0039] (2)以重量份(单位：克)计，分别称取高锰酸钾1.6份作为氧化剂，1.2份还原剂维生素C及链转移剂巯基丙酸0.008份，一并滴加到步骤(1)制得的溶液中，控制反应1.5小时，得到生成有大分子量的聚丙烯酸钠的溶液；

[0040] (3)以重量份(单位：克)计，分别称取5份丙烯酸，5份丙烯酰胺，23份的水，再一并加到步骤(2)制得的溶液中，继续反应5小时，静置1小时；

[0041] (4)向步骤(3)制得的溶液中加入碱，调节溶液的pH值为7.2，即得到用于水泥混凝土离析泌水抑制剂产品。

[0042] 实施例3

[0043] 本发明所述的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂的制备方法，步骤是：

[0044] (1)以重量份(单位：克)计，分别称取引发剂过硫酸铵0.05份，碱5份，丙烯酸20份，水40份，一起加入到配有温度计、搅拌器和滴加装置的四口烧瓶中，搅拌均匀；

[0045] (2)以重量份(单位：克)计，分别称取浓度为5％双氧水1.5份作为氧化剂，1.1份还原剂维生素C及链转移剂巯基丙酸0.005份，一并滴加到步骤(1)制得的溶液中，控制反应1小时，得到生成有大分子量的聚丙烯酸钠的溶液；

[0046] (3)以重量份(单位：克)计，分别称取5份丙烯酸，3份丙烯酰胺，23份的水，再一并加到步骤(2)制得的溶液中，继续反应4小时，静置1小时；

[0047] (4)向步骤(3)制得的溶液中加入碱，调节溶液的pH值为7，即得到用于水泥混凝土离析泌水抑制剂产品。

[0048] 实施例4

[0049] 本发明所述的用于水泥混凝土的离析泌水抑制剂

[0050] 由有机高分子和配合剂组成，其中：所述有机高分子材料的组分及含量以重量份(单位：克)计为丙烯酸18份、丙烯酰胺4份；所述配合剂的组分及含量以重量份(单位：克)计为过硫酸铵0.05份、双氧水1.4份、维生素C 1.0份、巯基丙酸0.006份、氢氧化钠5-6份。

[0051] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。