一种混凝土外加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种混凝土外加剂及其制备方法和应用，该混凝土外加剂由摩尔比为1：(0.01～0.04)：(0.02～0.4)：(0.003～0.4)：(0.1～0.5)：(0.1～0.4)：(0.002～0.08)：(0.01～0.03)的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土外加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种混凝土外加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于天然河砂资源短缺，在山区工程建设中，利用当地丰富的机制砂资源制备高性能混凝土已成为必然选择。然而，受限于项目现场岩层条件及加工工艺，机制砂普遍存在品质不佳以及含泥量、石粉含量、颗粒级配等参数波动较大的问题。当机制砂含泥量大时，由于泥吸附减水成分，需要多掺加泵送剂；当含泥量忽然变小时，如果泵送剂掺量超过了其饱和点掺量，就会导致混凝土拌合物离析的现象。当石粉含量较高时，其内部的含水量随外部环境变化较大，容易因为存放在料仓的机制砂含水量不均匀，使搅拌后的混凝土状态不稳定，坍落度变化较大；当石粉含量过低时，则容易造成混凝土离析、泌水等现象。而级配不良的机制砂颗粒则会导致混凝土和易性差。
[0003]大量实践表明，高效减水剂的掺入虽然可以使基准混凝土的流变性提高，但却导致了严重的流变性经时损失，从而影响拌合站的服务半径，导致部分距离较远的山区项目无法顺利开展。因此，亟需针对含泥量、石粉含量、颗粒级配等参数波动较大的机制砂开发一种超分散、高保坍、高适应性的混凝土外加剂，要求其能在机制砂质量存在一定波动的情况下发挥优异的适应性及保坍性，保障新拌混凝土能远距离运输。

技术实现思路

[0004]针对山区机制砂含泥量、石粉含量、颗粒级配等参数波动较大的问题，本专利技术通过分子剪裁技术将各功能性官能团定位拼接至聚醚主链上，制备出一种专用超分散、高保坍、高适应性的混凝土外加剂。
[0005]本专利技术提供的技术方案具体如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种混凝土外加剂，该混凝土外加剂由摩尔比为1：(0.01～0.04)：(0.02～0.4)：(0.003～0.4)：(0.1～0.5)：(0.1～0.4)：(0.002～0.08)：(0.01～0.03)的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。
[0007]该混凝土外加剂主链由不饱和聚醚大单体组成，引入的支链型功能单体形成长短支链结合的梳状结构，梳状结构嵌入包裹水泥颗粒，提升化学电位阻，达到超分散减水效果；该混凝土外加剂侧链上的磷酸酯带有两个负电荷，比传统的聚羧酸减水剂吸附能力更强，足以抵抗水泥中硫酸盐等对减水剂的竞争吸附，从而大大提高该混凝土外加剂的分散能力；另一方面，磷酸酯在混凝土浆体自身的碱性环境下初步断裂，释放磷酸根和缓凝组分，延长水泥水化诱导期，以弥补混凝土经时损失，提高混凝土保坍性。
[0008]作为上述技术方案的优选，由摩尔比为1：(0.02～0.03)：(0.2～0.4)：(0.005～0.006)：(0.3～0.4)：(0.25～0.35)：(0.03～0.05)：(0.025～0.03)的不饱和聚醚大单体、
不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。
[0009]作为上述技术方案的优选，由摩尔比为1：0.02：0.18：0.006：0.3：0.25：0.03：0.025的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。
[0010]作为上述技术方案的优选，甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯的结构式为：n＝15～20。
[0011]作为上述技术方案的优选，
[0012]作为上述技术方案的优选，不饱和阻泥剂通过以下方法制备而成：
[0013](1)在40℃～50℃下，向摩尔比为1:(0.1～1.3):(0.6～3.4)的丙烯酰胺、丙烯乙二醇和烯丙基醚混合液中同时滴加溶液Ⅰ和溶液Ⅱ，反应；溶液Ⅰ由重量比为(3～8):10的双氧水和水组成，溶液Ⅱ中含摩尔比为(4～8):(3～7):1的过硫酸铵、过硫酸钾和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐；
[0014](2)将摩尔比为(8～25):(5～15):(0.7～2.5):1的烯基胺醚、丙烯酸酯、烯基磺酸盐和步骤(1)的反应产物混匀后于55℃～65℃搅拌至均匀透明，然后降至室温，调节溶液pH值至6.5～7.5，即得到不饱和阻泥剂。该不饱和阻泥剂可吸附机制砂中的黏土，以保障混凝土外加剂充分发挥其减水功能，从而保障混凝土工作性能。故本专利技术的混凝土外加剂可放宽工程实际中对机制砂的品质要求，提高机制砂的利用率，减少其生产过程中水洗、鼓风次数，不但降低了机制砂的生成成本，且避免水洗造成机制砂级配不良的问题。
[0015]作为上述技术方案的优选，不饱和聚醚大单体为异戊烯基聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚(简称HPEG
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2400)；不饱和脂肪酸为马来酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸中的一种或多种；不饱和磷酸酯为可聚合甲基丙烯酰氧丙基磷酸酯；引发剂为过氧化氢、过氧化钠、过硫酸铵中的一种；还原剂为L
‑
抗坏血酸或亚硫酸氢钠。
[0016]第二方面，提供一种制备上述混凝土外加剂的方法，包括如下步骤：
[0017](1)将不饱和聚醚大单体加入水中，配制成浓度为25wt％～40wt％的底液；
[0018](2)将不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯以及引发剂加入水中，配制成浓度为3.5wt％～8wt％的溶液A；将还原剂加入水中，配制成浓度为0.5wt％～1.5wt％的溶液B；
[0019](3)将底液升温至85～115℃，搅拌条件下，将溶液A和溶液B分别滴入底液中，滴加完毕将混合液降温至不超过30℃，调节pH值至6～7，即得混凝土外加剂。
[0020]上述制备混凝土外加剂的方法采用分子剪裁技术，将多种功能单体通过化学反应方式拼接在主链分子上，相比传统的有机合成工艺，反应有序，降低了副产品含量，提高了生产效率，且可根据工程实际需要调整主链和侧链的长度及官能团配位，简化了工艺，
[0021]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中反应温度为105～115℃。
[0022]第三方面，提供一种制备混凝土的方法，采用上述混凝土外加剂作为混凝土的唯一添加剂。优选地，混凝土采用含泥量在5wt％～10wt％范围内波动、石粉含量在8wt％～14wt％范围内波动的机制砂。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024](1)本专利技术提供的混凝土外加剂具备较高减水率，减水率可达40％～43％，适应性强，容许机制砂的含泥量在10wt％以内波动，石粉含量在14wt％以内波动，常规条件下坍落度和扩展度经时损失小。
[0025](2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土外加剂，其特征在于，由摩尔比为1：(0.01～0.04)：(0.02～0.4)：(0.003～0.4)：(0.1～0.5)：(0.1～0.4)：(0.002～0.08)：(0.01～0.03)的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。2.根据权利要求1所述的混凝土外加剂，其特征在于：由摩尔比为1：(0.02～0.03)：(0.2～0.4)：(0.005～0.006)：(0.3～0.4)：(0.25～0.35)：(0.03～0.05)：(0.025～0.03)的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。3.根据权利要求2所述的混凝土外加剂，其特征在于：由摩尔比为1：0.02：0.18：0.006：0.3：0.25：0.03：0.025的不饱和聚醚大单体、不饱和脂肪酸或其酸酐、甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、不饱和磷酸酯、不饱和阻泥剂、引发剂、还原剂和水制备而成。4.根据权利要求1或2或3所述的混凝土外加剂，其特征在于：所述甲氧基聚乙二醇巯基乙酸酯的结构式为：n＝15～20。5.根据权利要求1或2或3所述的混凝土外加剂，其特征在于：所述不饱和阻泥剂通过以下方法制备而成：(1)在40℃～50℃下，向摩尔比为1:(0.1～1.3):(0.6～3.4)的丙烯酰胺、丙烯乙二醇和烯丙基醚混合液中同时滴加溶液Ⅰ和溶液Ⅱ，反应；所述溶液Ⅰ由重量比为(3～8):10的双氧水和水组成，所述溶液Ⅱ中含摩尔比为(4～8):...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦鹏亮，蔡昱，包嘉诚，陈露一，盖珂瑜，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：