CN114920484B - 一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂及其制备方法，包括引气组分0.05%‑0.3%、缓凝组分0.5%‑3%、综合富浆型聚羧酸减水剂20%‑40%、富浆组分0.5%‑3%、稳气组分0.05%‑0.1%、助柔组分0.5%‑4%和余量的水，其中综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为80000‑150000，质量浓度为50%，引气组分为α‑烯基磺酸钠、三萜皂苷或松香热聚物中的一种或两种，聚羧酸减水剂制备的试剂在配置好后放入到反应釜中，调节反应试剂反应环境的PH值，使进行反应的溶剂能够在最适合自身的环境下能够充分的进行反应，本发明的制备方法简单，原料成本低来源广，富浆降砂率作用和降低外加剂用量效果显著，可使混凝土在降低3‑5%砂率后和易性稳定性，可泵性能好，强度高。

Description

一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体为一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。聚羧酸减水剂广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程，其因绿色环保、不易燃和不易爆的性能，可以安全使用火车和汽车运输。

随着基建力度的逐渐加大，可以使用的天然河砂砂逐渐枯竭，随之而来的机制砂全面铺开。而现目前机制砂普遍存在级配不合理、两头大中间小、细度模数波动大和砂子破碎粒型差等缺陷。这些缺陷易造成混凝土松散不裹浆、静置易泌水、须水波动大和体系不密实等问题。会增加泵送堵管风险和外加剂敏感度，混凝土可控性变差、强度波动大、碳化深度变深回弹换算强度低。基于此，搅拌站的普遍解决办法是提高水泥等粉料用量或无限度提高砂率。这样不仅会提高搅拌站成本，还会增加混凝土后期开裂风险。因此制备一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂来解决这一问题。

中国专利CN113321438A 只是采用不同引气和引气型聚羧酸减水剂来提高混凝土的和易性和浆体含量，但提高含气量会造成混凝土强度降低，且材料适应性不好时易造成混凝土引气性能变差和易性变差。

因此，亟待一种改进聚羧酸减水剂的生产技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，所述富浆降砂率型聚羧酸减水剂包括引气组分0.05%-0.3%、缓凝组分0.5%-3%、综合富浆型聚羧酸减水剂20%-40%、富浆组分0.5%-3%、稳气组分0.05%-0.1%、助柔组分0.5%-4%，余量为水，所述富浆降砂率型聚羧酸减水剂在进行制备过程中进行顺时针不接触匀速搅拌；

所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为80000-150000，质量浓度为50%，其结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.1-0.5:1-2:2-3:1:0.2-0.5；

式中R₁为CH₂、CH₂CH₂或CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为H、CH₃或CH₂CH₂OH，R₃为H或CH₃，R₄为OCH₃、OCH₂CH₃、OCH₂CH₂CH₃或OCH₂CH₂CH₂CH₃，a = 10-35；

所述富浆组分为聚甘油-6、聚甘油-10、甘油聚醚-26或副产多聚甘油中的一种或两种；

所述稳气组分为十二烷基二甲基氧化胺、中性纳米二氧化硅水溶胶或三乙醇胺中的一种或两种；

所述助柔组分为硫酸钠、聚合硫酸铁或聚合硫酸铝中的一种或两种。

优选的，所述引气组分为α-烯基磺酸钠、三萜皂苷或松香热聚物中的一种或两种。

优选的，所述缓凝组分为葡萄糖、丙三醇或甘露醇中的一种或两种。

优选的，所述引气组分、缓凝组分、综合富浆型聚羧酸减水剂、富浆组分、稳气组分、助柔组分在进行反应的过程中采用氢氧化钠、氢氧化钙、有机胺或者它们的水溶液进行反应环境PH值的调节。

优选的，一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一、取用制备富浆降砂率型聚羧酸减水剂的材料，将取用的材料按照配置比例取用；

步骤二、向复配釜中加入按照比例配置好的水、引气组分α-烯基磺酸钠、三萜皂苷或松香热聚物、缓凝组分葡萄糖、丙三醇或甘露醇、综合富浆型聚羧酸减水剂、富浆组分聚甘油-6、副产多聚甘油、十二烷基二甲基氧化胺、三乙醇胺、硫酸钠和聚合硫酸铝；

步骤三、将添加的材料按照一个方向顺时针不接触匀速搅拌，搅拌溶解后得到富浆降砂率型聚羧酸减水剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）富浆降砂率型聚羧酸减水剂在进行制备过程中进行顺时针不接触匀速搅拌，使材料在充分接触反应的过程中避免过量的气体进入到反应溶剂中；

采用引气-稳气组分系统作用可将混凝土含气量在工作时间内维持稳定，不会使混凝土含气量波动较大造成混凝土和易性变差，和易性变好混凝土强度会提高；

（2）该富浆组分属多羟基化合物具有非常好的保水富浆作用，可有效浸润水泥颗粒表面使浆体丰富，在保证混凝土和易性的前提下，降低3-5%的砂率，降低砂率后，不仅能有效提高混凝土强度还能有效降低混凝土外加剂用量，进而降低混凝土成本；

（3）采用硫酸盐类助柔组分可使水泥水化浆体中生成较多水化初期产物，初期纳米级别产物可为混凝土流动提供晶核，并且进一步锁住水分提高和易性；

（4）引气组分、缓凝组分、综合富浆型聚羧酸减水剂、富浆组分、稳气组分、助柔组分在进行反应的过程中采用氢氧化钠、氢氧化钙者有机胺或者它们的水溶液进行反应环境PH值的调节，通过调节反应环境的PH数值，可以使进行反应的溶剂能够在最适合自身的环境下能够充分的进行反应；

（5）本发明的制备方法简单，原料成本低来源广，富浆降砂率作用和降低外加剂用量效果显著，可使混凝土在降低3-5%砂率后和易性稳定性，可泵性能好，强度高。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中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。

本发明提供一种技术方案：一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，富浆降砂率型聚羧酸减水剂包括引气组分0.05%-0.3%、缓凝组分0.5%-3%、综合富浆型聚羧酸减水剂20%-40%、富浆组分0.5%-3%、稳气组分0.05%-0.1%、助柔组分0.5%-4%，余量为水，富浆降砂率型聚羧酸减水剂在进行制备过程中进行顺时针不接触匀速搅拌，使材料在充分接触反应的过程中避免过量的气体进入到反应溶剂中。

在制备富浆降砂率型聚羧酸减水剂中采用的引气组分为α-烯基磺酸钠、三萜皂苷或松香热聚物中的一种或两种，缓凝组分为葡萄糖、丙三醇或甘露醇中的一种或两种，富浆组分为聚甘油-6、聚甘油-10、甘油聚醚-26或副产多聚甘油中的一种或两种。

稳气组分为十二烷基二甲基氧化胺、中性纳米二氧化硅水溶胶或三乙醇胺中的一种或两种，助柔组分为硫酸钠、聚合硫酸铁或聚合硫酸铝中的一种或两种。

综合富浆降砂率型聚羧酸减水剂中使用的综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为80000-150000，质量浓度为50%，其结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.1-0.5:1-2:2-3:1:0.2-0.5；

式中R₁为CH₂、CH₂CH₂或CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为H、CH₃或CH₂CH₂OH，R₃为H或CH₃，R₄为OCH₃、OCH₂CH₃、OCH₂CH₂CH₃或OCH₂CH₂CH₂CH₃，a = 10-35。

制备富浆降砂率型聚羧酸减水剂的时候，取用制备富浆降砂率型聚羧酸减水剂的材料，将取用的材料按照配置比例取用，向复配釜中加入按照比例配置好的水、α-烯基磺酸钠、的松香热聚物、的葡萄糖、甘露醇、综合富浆型聚羧酸减水剂、聚甘油-6、副产多聚甘油、十二烷基二甲基氧化胺、三乙醇胺、硫酸钠和聚合硫酸铝，将进行反应的富浆降砂率型聚羧酸减水剂材料按照一个方向顺时针不接触匀速搅拌，搅拌至完全溶解后得到富浆降砂率型聚羧酸减水剂。

引气组分、缓凝组分、综合富浆型聚羧酸减水剂、富浆组分、稳气组分、助柔组分在进行反应的过程中采用氢氧化钠、氢氧化钙者有机胺或者它们的水溶液进行反应环境PH值的调节，通过调节反应环境的PH数值，可以使进行反应的溶剂能够在最适合自身的环境下能够充分的进行反应。

实施例1

向复配釜中加入78.4%的水、0.05%的α-烯基磺酸钠、0.5%的葡萄糖、20%的综合富浆型聚羧酸减水剂、0.5%的聚甘油-6、0.05%的十二烷基二甲基氧化胺和0.5%的硫酸钠，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-1。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为80070，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.1:1:2:1:0.2；

式中R₁为CH₂，R₂为H，R₃为H，R₄为OCH₃，a = 10。

实施例2

向复配釜中加入49.6%的水、0.3%的三萜皂苷、3%的丙三醇、40%的综合富浆型聚羧酸减水剂、3%的聚甘油-10、0.1%的中性纳米二氧化硅水溶胶和4%的聚合硫酸铁，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-2。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为150500，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.5:2:3:1:0.5；

式中R₁为CH₂CH₂，R₂为CH₃，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₃，a =35。

实施例3

向复配釜中加入58.7%的水、0.2%的松香热聚物、2%的甘露醇、35%的综合富浆型聚羧酸减水剂、2%的甘油聚醚-26、0.1%的三乙醇胺和2%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-3。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为110000，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.3:1.5:2.5:1:0.3；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH₃，a = 20。

实施例4

向复配釜中加入65.8%的水、0.05%的α-烯基磺酸钠、0.05%的三萜皂苷、0.5%的葡萄糖、0.5%的丙三醇、30%的综合富浆型聚羧酸减水剂、0.5%的聚甘油-6、1%的聚甘油-10、0.05%的十二烷基二甲基氧化胺、0.05%的中性纳米二氧化硅水溶胶、0.5%的硫酸钠和1%的聚合硫酸铁，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-4。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为90000，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.4:1:2:1:0.2；

式中R₁为CH₂CH₂，R₂为H，R₃为H，R₄为OCH₂CH₂CH₂CH₃，a =35。

实施例5

向复配釜中加入53.25%的水、0.05%的三萜皂苷、0.1%的松香热聚物、0.5%的丙三醇、1.5%的甘露醇、40%的综合富浆型聚羧酸减水剂、0.5%的聚甘油-6、2%的甘油聚醚-26、0.05%的中性纳米二氧化硅水溶胶、0.05%的三乙醇胺、1%的聚合硫酸铁和1%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-5。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为110000，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.4:2:3:1:0.4；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH₃，a = 16。

实施例6

向复配釜中加入65.42%的水、0.1%的α-烯基磺酸钠、0.1%的松香热聚物、0.5%的葡萄糖、0.5%的甘露醇、30%的综合富浆型聚羧酸减水剂、1%的聚甘油-6、1%的副产多聚甘油、0.05%的十二烷基二甲基氧化胺、0.03%的三乙醇胺、0.5%的硫酸钠和0.8%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-6。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为120000，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.4:1.5:2.5:1:0.4；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH₃，a = 19。

实施例7

向复配釜中加入58.35%的水、0.05%的α-烯基磺酸钠、3%的丙三醇、35%的综合富浆型聚羧酸减水剂、0.5%的聚甘油-6、1%的副产多聚甘油、0.1%的中性纳米二氧化硅水溶胶、2%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-7。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为90700，质量浓度为50%，所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.4:2:3:1:0.5；

式中R₁为CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH₃，a = 17。

实施例8

向复配釜中加入62.15%的水、0.3%的松香热聚物、3%的葡萄糖、30%的综合富浆型聚羧酸减水剂、2%的聚甘油-10、0.5%的甘油聚醚-26、0.05%的十二烷基二甲基氧化胺和2%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-1。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为120000，质量浓度为50%。所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.3:1.5:2.6:1:0.4；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₃，a = 25。

实施例9

向复配釜中加入70.2%的水、0.2%的三萜皂苷、1%的葡萄糖、25%的综合富浆型聚羧酸减水剂0.5%的聚甘油-10、2%的副产多聚甘油、0.1%的中性纳米二氧化硅水溶胶和1%的聚合硫酸铝，匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-9。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为140000，质量浓度为50%。所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.3:1.5:2.5:1:0.4；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH，a = 30。

实施例10

向复配釜中加入60.4%的水、0.05%的松香热聚物、0.5%的甘露醇、35%的综合富浆型聚羧酸减水剂、1%的甘油聚醚-26、1%的副产多聚甘油、0.05%的十二烷基二甲基氧化胺、2%的聚合硫酸铁。匀速无接触搅拌至完全溶解后即得富浆降砂率型聚羧酸减水剂，编号KRPC-10。

其中所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为140000，质量浓度为50%。所述减水剂的结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.5:2:3:1:0.5；

式中R₁为CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为CH₂CH₂OH，R₃为CH₃，R₄为OCH₂CH₂CH₃，a = 15。

比较例1

向复配釜中加入73.9%的水、0.1%的液体引气剂、1%葡萄糖酸钠和25%普通减水型聚羧酸超塑化剂，得到普通聚羧酸系泵送剂产品SPC-1，其中普通聚羧酸减水剂结构为：

其中m：n = 4:1

比较例2

向复配釜中加入68.8%的水、0.2%的液体引气剂、1%白砂糖和30%普通减水型聚羧酸超塑化剂，得到普通聚羧酸系泵送剂产品SPC-2，其中普通聚羧酸减水剂结构为：

其中m：n = 6:1

实施效果：砂率45%的C30混凝土配合比为水泥：粉煤灰：矿粉：砂子：石子：水=220：60：90：840：1025：165；砂率42%的C30混凝土配合比为水泥：粉煤灰：矿粉：砂子：石子：水=220：60：90：780：1082：165，其中水泥为P.O42.5，粉煤灰为II级灰，矿粉为S95级，砂子细度模数为2.8，石子 5-20mm连读级配。空白砂率45%，采用比较例样进行适配，对比砂率42%，采用实施例进行适配，试验测定了各实施例及比较例对外加剂掺量、混凝土和易性、含气量和强度。具体试验结果见表1。

表1 不同减水剂样品的混凝土性能结果

从表1数据可以看出，与普通聚羧酸减水剂相比，采用特定富浆原材料制备而成的富浆降砂率型聚羧酸减水剂，可使混凝土在降低砂率的情况下保证混凝土和易性好、混凝土强度高3-5MPa、含气量稳定不损失且外加剂掺量降低0.5%左右，可有效降低混凝土综合成本。

本发明的制备方法简单，原料成本低来源广，富浆降砂率作用和降低外加剂用量效果显著，可使混凝土在降低3-5%砂率后和易性稳定性，可泵性能好，强度高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述富浆降砂率型聚羧酸减水剂包括引气组分0.05%-0.3%、缓凝组分0.5%-3%、综合富浆型聚羧酸减水剂20%-40%、富浆组分0.5%-3%、稳气组分0.05%-0.1%、助柔组分0.5%-4%，余量为水，所述富浆降砂率型聚羧酸减水剂在进行制备过程中进行顺时针不接触匀速搅拌；

所述综合富浆型聚羧酸减水剂的粘均分子量为80000-150000，质量浓度为50%，其结构通式为：

式中b:c:d:e:f = 0.1-0.5:1-2:2-3:1:0.2-0.5；

式中R₁为CH₂、CH₂CH₂或CH₂CH₂CH₂CH₂，R₂为H、CH₃或CH₂CH₂OH，R₃为H或CH₃，R₄为OCH₃、OCH₂CH₃、OCH₂CH₂CH₃或OCH₂CH₂CH₂CH₃，a = 10-35；

所述富浆组分为聚甘油-6、聚甘油-10、甘油聚醚-26或副产多聚甘油中的一种或两种；

所述稳气组分为十二烷基二甲基氧化胺、中性纳米二氧化硅水溶胶或三乙醇胺中的一种或两种；

所述助柔组分为硫酸钠、聚合硫酸铁或聚合硫酸铝中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述引气组分为α-烯基磺酸钠、三萜皂苷或松香热聚物中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述缓凝组分为葡萄糖、丙三醇或甘露醇中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂，其特征在于：所述引气组分、缓凝组分、综合富浆型聚羧酸减水剂、富浆组分、稳气组分、助柔组分在进行反应的过程中采用氢氧化钠、氢氧化钙、有机胺或者它们的水溶液进行反应环境PH值的调节。

5.实现权利要求1所述的一种富浆降砂率型聚羧酸减水剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一、取用制备富浆降砂率型聚羧酸减水剂的材料，将取用的材料按照配置比例取用；

步骤二、向复配釜中加入按照比例配置好的水、引气组分α-烯基磺酸钠、引气组分松香热聚物、缓凝组分葡萄糖、缓凝组分甘露醇、综合富浆型聚羧酸减水剂、聚甘油-6、副产多聚甘油、十二烷基二甲基氧化胺、三乙醇胺、硫酸钠和聚合硫酸铝；

步骤三、将添加的材料按照一个方向顺时针不接触匀速搅拌，搅拌溶解后得到富浆降砂率型聚羧酸减水剂。