CN109987870A - 高效混凝土减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂80‑90份、消泡剂0.16‑0.18份、粘度调节剂1‑1.2份、改性木质素0.8‑0.9份；本发明还公开了所述高效混凝土减水剂的制备方法。本发明以自制的聚羧酸减水剂作为主体物质，自制的聚羧酸减水剂含有的亲水基团羧基(‑COO‑)、氨基(‑NH₂)、疏水基团酯基(‑COOR)以及聚醚侧链的协同作用有利于其对混凝土和混凝土颗粒表面的润湿、吸附以及骨料颗粒间的相对润滑；通过消泡剂以及改性木质素的定量掺入，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的粘度，对混凝土具一定的保坍性能；制备得到一种高效、保坍性能强、能够改善混凝土的和易性的混凝土减水剂。

Description

高效混凝土减水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土加工技术领域，具体地，涉及一种高效混凝土减水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土减水剂是用于减少混凝土硬化所需水分，进而提高混凝土强度的外加剂，传统的混凝土减水剂以萘系和蜜胺系产品为主流。近年来，随着国内外建筑业蓬勃发展，对混凝土减水剂的需求量逐年增加，混凝土向高强、轻质及施工流态化方向发展，因此也要求减水剂具有更强的分散和减水作用以及更好的保坍性能。由于传统的萘系和蜜胺系减水剂存在有减水率不高、新拌混凝土塌落度损失过快等问题，难以满足实际工程日趋复杂和大型化的施工要求，其复合产品与水泥的适应性也不稳定，甚至影响到混凝土的凝结硬化和耐久性能，而随着建筑市场减水剂的用量愈大，问题愈显突出，因此，迫切需要新型的高效减水剂。

目前在国外一些发达国家，如美国、日本、意大利等国已在水利、道路等要求高耐久性的混凝土工程中广泛应用到马来酸酐系、丙烯酸系高性能混凝土减水剂，技术虽比较成熟，但由于存在着制备工艺复杂、对反应设备的要求高等问题，以至于其在实际工程的应用推广中受到制约。关于研究新型羧酸系聚合物减水剂是在本领域关于高性能混凝土的观念提出之后，从研究反应性高分子马来酸酐-烯烃磺酸盐共聚物开始，主要用作混凝土塌落度损失控制剂，另外，现有技术还存在因减水剂用量较大、保坍能力不强而不能充分体现其优良减水性能的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效混凝土减水剂及其制备方法，以自制的聚羧酸减水剂作为主体物质，自制的聚羧酸减水剂含有的亲水基团羧基(-COO-)、氨基(-NH₂)、疏水基团酯基(-COOR)以及聚醚侧链的协同作用有利于其对混凝土和混凝土颗粒表面的润湿、吸附以及骨料颗粒间的相对润滑；通过消泡剂的掺入，不仅降低了混凝土拌合物的含气量，增加了混凝土的密实度，消除了对强度不利的大气泡，能够提高混凝土的抗压强度；通过改性木质素的定量掺入，改性木质素具有一定引气效果，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的粘度，对混凝土具一定的保坍性能；制备得到一种高效、保坍性能强、能够改善混凝土的和易性的混凝土减水剂。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂80-90份、消泡剂0.16-0.18份、粘度调节剂1-1.2份、改性木质素0.8-0.9份；

所述消泡剂为非离子性聚醚消泡剂；

高效混凝土减水剂由如下步骤制成：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，马来酸酐和二甘醇胺的物质的量之比为1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50-60min；

其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11-12倍，异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、活性中间体的物质的量之比为1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

进一步地，所述粘度调节剂由如下方法制备：

(1)将对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺溶于一定量的去离子水中，得到混合溶液，加入质量分数为28％的NaOH溶液调节混合溶液的pH值至7.5-8；

(2)加入一定量的引发剂于混合溶液中，放入60℃的恒温水浴中，向其中通入氮气30-35min后于60r/min缓速搅拌下反应4h；

(3)反应结束后，加入去离子水，得到所述粘度调节剂；

其中，反应单体浓度为10％，苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺的质量比为7：3，引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为单体总质量的0.5％。

进一步地，所述改性木质素由如下方法制备：

(1)将水稻秸秆木质素置于60℃真空干燥箱中干燥16h，备用；

(2)称取干燥后的木质素，在强力搅拌下逐量溶解于质量分数为28％的氢氧化钠溶液中，然后在室温下缓慢加入质量分数为20％的丙酮醛溶液，其中，丙酮醛溶液与干燥后的木质素的用量之比为5mL:3g，调节体系pH值至11.8-12，在60℃下反应4h，产物冷却至室温；

(3)用1mol·L^-1的盐酸溶液将上述产物中的木质素析出，再用蒸馏水洗涤至滤液为中性，于60℃真空干燥箱中干燥22-24h，得到改性木质素。

高效混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，马来酸酐和二甘醇胺的物质的量之比为1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50-60min；

其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11-12倍，异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、活性中间体的物质的量之比为1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

本发明的有益效果：

本发明的混凝土减水剂采用聚羧酸减水剂作为主体物，制得的聚羧酸减水剂的结构主链含有亲水基团羧基(-COO-)、氨基(-NH₂)，疏水基团酯基(-COOR)以及聚醚侧链；羧基(-COO-)可对水泥和泥土产生良好的吸附和锚固作用，有效减缓水泥水化和氢氧化钙结晶形成；聚醚侧链伸展到液相中，和水分子作用形成水化膜，同时发挥空间位阻作用以分散水泥颗粒；酯基(-COOR)在水泥水化的高碱性环境下，发生水解进而转化成亲水性强的羧基(-COO-)，从而吸附和分散水泥和泥土颗粒；短醚基侧链和-NH₂分别与水分子、聚醚侧链形成氢键，起到加强空间位阻的作用；此外羧基(-COO-)可与水泥矿物中带正电荷的铝酸盐(C3A、C4AF)产生静电吸附；水泥水化的碱性环境使得减水剂的-NH₂基团带正电荷(-NH₃ ⁺)，可与水泥矿物中带负电荷的硅酸盐(C3S、C2S)作用，聚羧酸减水剂上的这些基团的协同作用有利于其对混凝土和混凝土颗粒表面的润湿、吸附以及骨料颗粒间的相对润滑；

本发明在混凝土减水剂中掺入了定量消泡剂，混凝土拌合物的工作性能与含气量存在一定关系，适量的气泡有利于改善混凝土拌合物的和易性，但含气量过高反而会降低混凝土的流动度，掺入消泡剂后，在消除拌合物中对工作性能不利的大气泡的同时，仍保留部分对工作性能有利的小气泡，因此拌合物的流动度增大，3h流动度损失减小；在力学性能方面，由于消泡剂的掺入不仅降低了混凝土拌合物的含气量，增加了混凝土的密实度，还消除了对强度不利的大气泡，能够提高混凝土的抗压强度；

本发明在混凝土减水剂中掺入了改性木质素，经丙酮醛改性后的木质素，丙酮醛含有羰基和醛基，醛基能够与木质素在碱性条件下发生羟基化反应，增加木质素中的羟基含量，经过改性后的木质素总羟基含量比改性前有明显的提高，反应活性增强，且热稳定性有明显的提升；将改性木质素加入混凝土中时，改性木质素由于残余糖类以及自身所含有的丰富的羟基、醚键及磺酸基等基团，对水泥水化有极强的抑制作用，可起到缓凝作用；同时，改性木质素可以有效屏蔽矿物初期水化，吸附于颗粒表面形成水膜，避免水化产物吸附高效减水剂分子，有效提高液相中高效减水剂的分子浓度，改善聚羧酸减水剂在混凝土中应用的敏感性，从而提高流动性的保持性，即混凝土具较好的保坍性能；再者，改性木质素具有一定引气效果，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的粘度，对混凝土具一定的保坍性能；

本发明以自制的聚羧酸减水剂作为主体物质，自制的聚羧酸减水剂含有的亲水基团羧基(-COO-)、氨基(-NH₂)、疏水基团酯基(-COOR)以及聚醚侧链的协同作用有利于其对混凝土和混凝土颗粒表面的润湿、吸附以及骨料颗粒间的相对润滑；通过消泡剂的掺入，不仅降低了混凝土拌合物的含气量，增加了混凝土的密实度，消除了对强度不利的大气泡，能够提高混凝土的抗压强度；通过改性木质素的定量掺入，改性木质素具有一定引气效果，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的粘度，对混凝土具一定的保坍性能；制备得到一种高效、保坍性能强、能够改善混凝土的和易性的混凝土减水剂，能够广泛应用于建筑领域，具有显著的社会效益和经济效益。

具体实施方式

下面将结合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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂80-90份、消泡剂0.16-0.18份、粘度调节剂1-1.2份、改性木质素0.8-0.9份；

所述消泡剂为非离子性聚醚消泡剂；

混凝土拌合物的工作性能与含气量存在一定关系，适量的气泡有利于改善混凝土拌合物的和易性，但含气量过高反而会降低混凝土的流动度，掺入消泡剂后，在消除拌合物中对工作性能不利的大气泡的同时，仍保留部分对工作性能有利的小气泡，因此拌合物的流动度增大，3h流动度损失减小；在力学性能方面，由于消泡剂的掺入不仅降低了混凝土拌合物的含气量，增加了混凝土的密实度，还消除了对强度不利的大气泡，能够提高混凝土的抗压强度；

所述粘度调节剂由如下方法制备：

(1)将对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺溶于一定量的去离子水中，得到混合溶液，加入质量分数为28％的NaOH溶液调节混合溶液的pH值至7.5-8；

(2)加入一定量的引发剂于混合溶液中，放入60℃的恒温水浴中，向其中通入氮气30-35min后于60r/min缓速搅拌下反应4h；

(3)反应结束后，加入去离子水，得到所述粘度调节剂；

其中，反应单体浓度为10％，对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺的质量比为7：3，引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为单体总质量的0.5％；

制得的粘度调节剂为对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺的共聚物，具有丰富的支链结构和优异的吸附性能，相较于普通粘度调节剂通过引气来达到降粘的效果，制得的粘度调节剂是通过分子自身的多支链结构，使其在水泥颗粒表面的吸附厚度增加，降低屈服应力，可在不增加含气量的情况下降低拌合物的粘度；

所述改性木质素由如下方法制备：

(1)将水稻秸秆木质素置于60℃真空干燥箱中干燥16h，备用；

(2)称取干燥后的木质素，在强力搅拌下逐量溶解于质量分数为28％的氢氧化钠溶液中，然后在室温下缓慢加入质量分数为20％的丙酮醛溶液，其中，丙酮醛溶液与干燥后的木质素的用量之比为5mL:3g，调节体系pH值至11.8-12，在60℃下反应4h，产物冷却至室温；

(3)用1mol·L^-1的盐酸溶液将上述产物中的木质素析出，再用蒸馏水洗涤至滤液为中性，于60℃真空干燥箱中干燥22-24h，得到改性木质素；

经丙酮醛改性后的木质素，丙酮醛含有羰基和醛基，醛基能够与木质素在碱性条件下发生羟基化反应，增加木质素中的羟基含量，经过改性后的木质素总羟基含量比改性前有明显的提高，反应活性增强，且热稳定性有明显的提升；将改性木质素加入混凝土中时，改性木质素由于残余糖类以及自身所含有的丰富的羟基、醚键及磺酸基等基团，对水泥水化有极强的抑制作用，可起到缓凝作用；同时，改性木质素可以有效屏蔽矿物初期水化，吸附于颗粒表面形成水膜，避免水化产物吸附高效减水剂分子，有效提高液相中高效减水剂的分子浓度，改善聚羧酸减水剂在混凝土中应用的敏感性，从而提高流动性的保持性，即混凝土具较好的保坍性能；再者，改性木质素具有一定引气效果，在混凝土中可适量引气，改善混凝土的和易性及降低混凝土的粘度，对混凝土具一定的保坍性能；

高效混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，n(马来酸酐):n(二甘醇胺)＝1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；(活性中间体在水溶液自由基聚合过程中引入了酯基和氨基)

在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50-60min；其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11-12倍，n(异戊烯基聚氧乙烯醚):n(丙烯酸):n(甲基丙烯磺酸钠):n(活性中间体)＝1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

制得的聚羧酸减水剂的结构主链含有亲水基团羧基(-COO-)、氨基(-NH₂)，疏水基团酯基(-COOR)以及聚醚侧链；羧基(-COO-)可对水泥和泥土产生良好的吸附和锚固作用，有效减缓水泥水化和氢氧化钙结晶形成；聚醚侧链伸展到液相中，和水分子作用形成水化膜，同时发挥空间位阻作用以分散水泥颗粒；酯基(-COOR)在水泥水化的高碱性环境下，发生水解进而转化成亲水性强的羧基(-COO-)，从而吸附和分散水泥和泥土颗粒；短醚基侧链和-NH₂分别与水分子、聚醚侧链形成氢键，起到加强空间位阻的作用；此外羧基(-COO-)可与水泥矿物中带正电荷的铝酸盐(C3A、C4AF)产生静电吸附；水泥水化的碱性环境使得减水剂的-NH₂基团带正电荷(-NH₃ ⁺)，可与水泥矿物中带负电荷的硅酸盐(C3S、C2S)作用，聚羧酸减水剂上的这些基团的协同作用有利于其对混凝土和混凝土颗粒表面的润湿、吸附以及骨料颗粒间的相对润滑；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

所述高效混凝土减水剂在使用时，减水剂折固掺量为0.2％。

实施例1

高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂80份、消泡剂0.16份、粘度调节剂1份、改性木质素0.8份；

高效混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，n(马来酸酐):n(二甘醇胺)＝1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50min；其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11倍，n(异戊烯基聚氧乙烯醚):n(丙烯酸):n(甲基丙烯磺酸钠):n(活性中间体)＝1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

实施例2

高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂85份、消泡剂0.17份、粘度调节剂1.1份、改性木质素0.85份；

高效混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，n(马来酸酐):n(二甘醇胺)＝1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温55min；其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11.5倍，n(异戊烯基聚氧乙烯醚):n(丙烯酸):n(甲基丙烯磺酸钠):n(活性中间体)＝1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

实施例3

高效混凝土减水剂，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂90份、消泡剂0.18份、粘度调节剂1.2份、改性木质素0.9份；

高效混凝土减水剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，n(马来酸酐):n(二甘醇胺)＝1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温60min；其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的12倍，n(异戊烯基聚氧乙烯醚):n(丙烯酸):n(甲基丙烯磺酸钠):n(活性中间体)＝1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

对比例

以市售聚羧酸减水剂作为对比例。

将实施例1-3和对比例按照混凝土中减水剂折固掺量为0.2％，做性能测定：

混凝土拌合物的工作性能和力学性能分别按照GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，测试结果如下表所示：

可知，在混凝土中掺入实施例1-3制备得到的减水剂，其初始流动度达到593mm以上，3h流动度损失为15mm，说明本发明制备得到的混凝土减水剂能够增加混凝土的和易性和流动度；含气量为1.6％以下，7d的抗压强度达到37.3-37.4MPa，28d后的抗压强度达到49.5-49.8MPa，倒坍时间为3.8-3.9s，说明本发明制备得到的减水剂能够具有强的保坍性能和抗压强度，得到的混凝土力学性能良好。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.高效混凝土减水剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：聚羧酸减水剂80-90份、消泡剂0.16-0.18份、粘度调节剂1-1.2份、改性木质素0.8-0.9份；

所述消泡剂为非离子性聚醚消泡剂；

高效混凝土减水剂由如下步骤制成：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，马来酸酐和二甘醇胺的物质的量之比为1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50-60min；

其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11-12倍，异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、活性中间体的物质的量之比为1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。

2.根据权利要求1所述的高效混凝土减水剂，其特征在于，所述粘度调节剂由如下方法制备：

(1)将对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺溶于一定量的去离子水中，得到混合溶液，加入质量分数为28％的NaOH溶液调节混合溶液的pH值至7.5-8；

(2)加入一定量的引发剂于混合溶液中，放入60℃的恒温水浴中，向其中通入氮气30-35min后于60r/min缓速搅拌下反应4h；

(3)反应结束后，加入去离子水，得到所述粘度调节剂；

其中，反应单体浓度为10％，对苯乙烯磺酸钠与二丙酮丙烯酰胺的质量比为7：3，引发剂为过硫酸钠，引发剂用量为单体总质量的0.5％。

3.根据权利要求1所述的高效混凝土减水剂，其特征在于，所述改性木质素由如下方法制备：

(1)将水稻秸秆木质素置于60℃真空干燥箱中干燥16h，备用；

(2)称取干燥后的木质素，在强力搅拌下逐量溶解于质量分数为28％的氢氧化钠溶液中，然后在室温下缓慢加入质量分数为20％的丙酮醛溶液，其中，丙酮醛溶液与干燥后的木质素的用量之比为5mL:3g，调节体系pH值至11.8-12，在60℃下反应4h，产物冷却至室温；

(3)用1mol·L^-1的盐酸溶液将上述产物中的木质素析出，再用蒸馏水洗涤至滤液为中性，于60℃真空干燥箱中干燥22-24h，得到改性木质素。

4.高效混凝土减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、聚羧酸减水剂的制备：

1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加热装置的四口烧瓶中，依次加入二甘醇胺、去离子水、浓硫酸、硫酸钠；

2)待温度达到90℃时，少量多次分批加入马来酸酐，反应3h，得到活性中间体；其中，马来酸酐和二甘醇胺的物质的量之比为1.1:1，单体浓度为10％，浓硫酸和硫酸钠的用量分别为单体质量的1.2％和1％，浓硫酸为质量分数为98％的硫酸；

3)在配有水浴锅、温度计、搅拌器和回流冷凝管的玻璃反应容器中，加入去离子水和异戊烯基聚氧乙烯醚，边加热边搅拌至固体原料完全溶解，调节温度至60℃，于60℃恒温条件下在3h内依次分别滴加引发剂过硫酸铵、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠及活性中间体进行共聚，滴加完毕后，继续保温50-60min；

其中，去离子水的加入量为异戊烯基聚氧乙烯醚质量的11-12倍，异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、活性中间体的物质的量之比为1.0:2.0:0.5:3.2，过硫酸铵的用量为单体质量的1.1％；

4)反应结束后，用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH值至6.9-7.2，得到聚羧酸减水剂；

步骤S2、将消泡剂、粘度调节剂和木质素掺入聚羧酸减水剂内，搅拌混合均匀，制得所述高效混凝土减水剂。