阅读说明：本技术 一种混凝土缓凝剂及其制备方法 (Concrete retarder and preparation method thereof ) 是由 张鑫 柳掌珀 任鹏飞 贾虎琛 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于建筑材料技术领域,尤其涉及一种混凝土缓凝剂及其制备方法。所述混凝土缓凝剂,由以下原料制成：3-6份改性微晶纤维素、1-3份丙烯酸、8-12份改性玻璃纤维、5-10份硼砂、6-10份聚氯乙烯树脂、2-4份无水硫酸钠、3-5份石英砂、8-12份三聚磷酸钠、1-3份羧甲基纤维素。本发明提供的混凝土缓凝剂具有良好的吸热性和散热性,能吸收混凝土生产的水化热；并使混凝土与外界环境形成良好的热交换作用,使混凝土内产成的水化热能散发出去；而且抑制混凝土中水泥的水化,具有较强的缓凝作用；同时具有良好的强度,对混凝土的强度、抗冲刷性能影响较小。(The invention belongs to the technical field of building materials, and particularly relates to a concrete retarder and a preparation method thereof. The concrete retarder is prepared from the following raw materials: 3-6 parts of modified microcrystalline cellulose, 1-3 parts of acrylic acid, 8-12 parts of modified glass fiber, 5-10 parts of borax, 6-10 parts of polyvinyl chloride resin, 2-4 parts of anhydrous sodium sulfate, 3-5 parts of quartz sand, 8-12 parts of sodium tripolyphosphate and 1-3 parts of carboxymethyl cellulose. The concrete retarder provided by the invention has good heat absorption and heat dissipation, and can absorb the hydration heat produced by concrete; the concrete and the external environment form good heat exchange effect, and the hydration heat energy generated in the concrete is dissipated; but also inhibits the hydration of cement in concrete and has stronger retardation; meanwhile, the concrete has good strength and has small influence on the strength and the anti-scouring performance of the concrete.)

一种混凝土缓凝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种混凝土缓凝剂及其制备方法。

背景技术

缓凝剂是用来延长混凝土凝结时间的一种常用外加剂，在夏季施工过程中，适量参加混凝剂能使新搅拌混凝土在长期时间内保持较好的塑性，便于施工，提高工作效率，尤其是在大体积混凝土施工过程中，为使混凝土不会因水化热的过度集中而产生温度裂缝，掺加缓凝剂即成为其重要手段之一；而且针对高温季节，适量的缓凝剂能防止混凝土用坍损过快而使去工作性。因此，缓凝剂在现代混凝土技术中有着非常现实的经济价值和技术价值。

目前用作缓凝剂的物质主要有糖蜜类、木质磺酸盐类、羧基酸及其盐类、无机盐类等等；在实际工程应用过程中，大多数缓凝剂达到了混凝土凝结时间的要求，但是会影响混凝土的强度等性能指标。因此，新型缓凝剂的研究对混凝土的应用具有重要意义。

如公开号为CN111116081A的专利公开了一种石墨烯改性混凝土缓凝剂，缓凝剂组成包括：石墨烯10～40份、乙二胺四乙酸盐5～35份、甲酸盐10～30份、溴化钙10～35份、尿素10～20份。石墨烯有着良好的导热性能，当混凝土中水泥水化放出热量，石墨烯将热量传导至混凝土内部各处，提高混凝土内部各个部位的水化程度、促进该地区的水泥水化。该专利技术中石墨烯是通过导热作用达到混凝效果，但是石墨烯成本昂贵，不适合广泛应用。

又如公开号为CN110590218A的专利公开了一种混凝土缓凝剂，包括以下重量份原料：木质素磺酸钠10～16份、矿渣6～8份、蔗糖3～5份、磷酸氢二钠2～5份、硫酸镁3～6份、有机酸6～9份、乙烯基丙烯酸酯共聚乳液16～20份、氨基三亚甲基膦酸3～5份、甘油酯6～10份。将矿渣细磨至范围为1～10微米的微粒之后作为混凝土外加剂的原料，在复式激发下能与水泥水化产生的氢氧化钙进行水化反应，形成相应的水化放映产物，降低水化过程热量的释放，明显降低大体积混凝土中由于水化放热引起的裂缝，增加混凝土的强度。而且矿渣的添加在经过合理配比其余组分之后，可以减少混凝土中水泥的使用量，节约工程成本。该专利技术方案是通过矿渣与混凝土中的氢氧化钙发生水化反应而降低反应热量，虽然降低了反应热，但是降低幅度较小，而且会影响混凝土的抗冲刷性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种混凝土缓凝剂及其制备方法，具体是通过以下技术方案实现的。

一种混凝土缓凝剂，其特征在于，由以下原料制成：3-6份改性微晶纤维素、1-3份丙烯酸、6-8份改性玻璃纤维、5-10份硼砂、6-10份聚氯乙烯树脂、2-4份无水硫酸钠、3-5份石英砂、8-12份三聚磷酸钠、1-3份羧甲基纤维素。

优选地，所述混凝土缓凝剂由以下原料制成：5份改性微晶纤维素、2份丙烯酸、6.5份改性玻璃纤维、6份硼砂、8份聚氯乙烯树脂、3份无水硫酸钠、4份石英砂、10份三聚磷酸钠、1份羧甲基纤维素。

优选地，所述改性微晶纤维素的制备为：将微晶纤维素加入其质量10倍的80％乙醇溶液中，加入微晶纤维素质量10％的氢氧化钠在45-50℃下搅拌反应6h后，冷却；再加入微晶纤维素20％的羧甲基纤维素，在30-35℃下搅拌处理2h，制得改性粗料；将改性粗料烘干，即制得改性微晶纤维素。

优选地，所述改性玻璃纤维的制备为：将短玻璃纤维与其质量5倍的浓度为40％的KHH50水溶液混合，在加入短玻璃纤维质量5％的氢氧化钠混合均匀，在30℃下搅拌处理20min后，置于100℃烘干，制得改性玻璃纤维。

优选地，所述混凝土缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性微晶纤维素加入其质量8倍的多糖水溶液中，再加入适量氯化钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得改性微晶纤维素溶胶；

(2)将丙烯酸溶于其质量10倍的浓度为10％的氨水溶液中，再加入丙烯酸质量0.1％的氢氧化铝和丙烯酸质量0.1％的二硫酸钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得丙烯酸溶胶；

(3)改性微晶纤维素溶胶和丙烯酸溶胶混合，80℃水浴下反应1h，制得复合水凝胶；

(4)将硼砂与石英砂粉碎后，加入盐酸溶液浸渍处理20-22min，洗涤，干燥，冷却后，与无水硫酸钠混合，制得无机混合料；

(5)将复合水凝胶与玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素混合，在30℃下搅拌混合处理10min后，加入无机混合料搅拌混合均匀，即制得缓凝剂。

优选地，所述步骤(1)，多糖水溶液是指浓度为0.6％的海藻糖溶液，氯化钾的用量为改性微晶纤维素质量的0.2％。

优选地，所述步骤(4)，所述盐酸溶液的浓度为15％，浸渍处理的温度为30-40℃。

本发明有益效果在于：

本发明的通过微晶纤维素、短玻璃纤维经过处理，能提高微晶纤维素的分散特性，使其能充分分散在缓凝剂中的有机材料中。采用改性微晶纤维素和丙烯酸制备的复合水凝胶，具有良好的吸热、散热性能，能吸收混凝土生产的水化热；并使混凝土与外界环境形成良好的热交换作用，使混凝土内产成的水化热能散发出去。硼砂、聚氯乙烯树脂、无水硫酸钠、石英砂与复合水凝胶复合使用后，具有协同作用，具有更好的吸热、散热性能，而且是石英砂、硼砂还能增强缓凝剂的强度。采用盐酸对石英砂、硼砂进行处理，能有效改善石英砂、硼砂的浸润性，使其能与缓凝剂中的有机材料具有良好的相容性、加工分散性。三聚磷酸钠能与混凝土中的钙离子形成络盐，降低溶液中Ca²⁺离子的浓度，阻碍了Ca(OH)₂的结晶析出，同时络合物吸附在水泥颗粒表面上，抑制了水泥的水化。羧甲基纤维素能进一步提高缓凝剂各原料之间的相容性、分散性。

本发明提供的混凝土缓凝剂具有良好的吸热性和散热性，能吸收混凝土生产的水化热；并使混凝土与外界环境形成良好的热交换作用，使混凝土内产成的水化热能散发出去；而且抑制混凝土中水泥的水化，具有较强的缓凝作用；同时具有良好的强度，对混凝土的强度、抗冲刷性能影响较小。

具体实施方式

下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种混凝土缓凝剂，由以下原料制成：3份改性微晶纤维素、3份丙烯酸、6份改性玻璃纤维、10份硼砂、6份聚氯乙烯树脂、4份无水硫酸钠、3份石英砂、12份三聚磷酸钠、1份羧甲基纤维素。

所述改性微晶纤维素的制备为：将微晶纤维素加入其质量10倍的80％乙醇溶液中，加入微晶纤维素质量10％的氢氧化钠在45-50℃下搅拌反应6h后，冷却；再加入微晶纤维素20％的羧甲基纤维素，在30-35℃下搅拌处理2h，制得改性粗料；将改性粗料烘干，即制得改性微晶纤维素。

所述改性玻璃纤维的制备为：将短玻璃纤维与其质量5倍的浓度为40％的KHH50水溶液混合，再加入短玻璃纤维质量5％的氢氧化钠混合均匀，在30℃下搅拌处理20min后，置于100℃烘干，制得改性玻璃纤维。

所述混凝土缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性微晶纤维素加入其质量8倍的浓度为0.6％的海藻糖溶液中，再加入其质量0.2％的氯化钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得改性微晶纤维素溶胶；

(2)将丙烯酸溶于其质量10倍的浓度为10％的氨水溶液中，再加入丙烯酸质量0.1％的氢氧化铝和丙烯酸质量0.1％的二硫酸钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得丙烯酸溶胶；

(3)改性微晶纤维素溶胶和丙烯酸溶胶混合，80℃水浴下反应1h，制得复合水凝胶；

(4)将硼砂与石英砂粉碎后，加入浓度为15％的盐酸溶液在30-40℃下浸渍处理20-22min，洗涤，干燥，冷却后，与无水硫酸钠混合，制得无机混合料；

(5)将复合水凝胶与玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素混合，在30℃下搅拌混合处理10min后，加入无机混合料搅拌混合均匀，即制得缓凝剂。

实施例2

一种混凝土缓凝剂，由以下原料制成：5份改性微晶纤维素、2份丙烯酸、6.5份改性玻璃纤维、6份硼砂、8份聚氯乙烯树脂、3份无水硫酸钠、4份石英砂、10份三聚磷酸钠、1份羧甲基纤维素。

所述改性微晶纤维素的制备为：将微晶纤维素加入其质量10倍的80％乙醇溶液中，加入微晶纤维素质量10％的氢氧化钠在45-50℃下搅拌反应6h后，冷却；再加入微晶纤维素20％的羧甲基纤维素，在30-35℃下搅拌处理2h，制得改性粗料；将改性粗料烘干，即制得改性微晶纤维素。

所述改性玻璃纤维的制备为：将短玻璃纤维与其质量5倍的浓度为40％的KHH50水溶液混合，再加入短玻璃纤维质量5％的氢氧化钠混合均匀，在30℃下搅拌处理20min后，置于100℃烘干，制得改性玻璃纤维。

所述混凝土缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性微晶纤维素加入其质量8倍的浓度为0.6％的海藻糖溶液中，再加入其质量0.2％的氯化钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得改性微晶纤维素溶胶；

(2)将丙烯酸溶于其质量10倍的浓度为10％的氨水溶液中，再加入丙烯酸质量0.1％的氢氧化铝和丙烯酸质量0.1％的二硫酸钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得丙烯酸溶胶；

(3)改性微晶纤维素溶胶和丙烯酸溶胶混合，80℃水浴下反应1h，制得复合水凝胶；

(4)将硼砂与石英砂粉碎后，加入浓度为15％的盐酸溶液在30-40℃下浸渍处理20-22min，洗涤，干燥，冷却后，与无水硫酸钠混合，制得无机混合料；

(5)将复合水凝胶与玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素混合，在30℃下搅拌混合处理10min后，加入无机混合料搅拌混合均匀，即制得缓凝剂。

实施例3

一种混凝土缓凝剂，由以下原料制成：6份改性微晶纤维素、1份丙烯酸、8份改性玻璃纤维、5份硼砂、10份聚氯乙烯树脂、2份无水硫酸钠、5份石英砂、8份三聚磷酸钠、3份羧甲基纤维素。

所述改性微晶纤维素的制备为：将微晶纤维素加入其质量10倍的80％乙醇溶液中，加入微晶纤维素质量10％的氢氧化钠在45-50℃下搅拌反应6h后，冷却；再加入微晶纤维素20％的羧甲基纤维素，在30-35℃下搅拌处理2h，制得改性粗料；将改性粗料烘干，即制得改性微晶纤维素。

所述改性玻璃纤维的制备为：将短玻璃纤维与其质量5倍的浓度为40％的KHH50水溶液混合，再加入短玻璃纤维质量5％的氢氧化钠混合均匀，在30℃下搅拌处理20min后，置于100℃烘干，制得改性玻璃纤维。

所述混凝土缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性微晶纤维素加入其质量8倍的浓度为0.6％的海藻糖溶液中，再加入其质量0.2％的氯化钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得改性微晶纤维素溶胶；

(2)将丙烯酸溶于其质量10倍的浓度为10％的氨水溶液中，再加入丙烯酸质量0.1％的氢氧化铝和丙烯酸质量0.1％的二硫酸钾，在80℃水浴下反应0.5h，制得丙烯酸溶胶；

(3)改性微晶纤维素溶胶和丙烯酸溶胶混合，80℃水浴下反应1h，制得复合水凝胶；

(4)将硼砂与石英砂粉碎后，加入浓度为15％的盐酸溶液在30-40℃下浸渍处理20-22min，洗涤，干燥，冷却后，与无水硫酸钠混合，制得无机混合料；

(5)将复合水凝胶与玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素混合，在30℃下搅拌混合处理10min后，加入无机混合料搅拌混合均匀，即制得缓凝剂。

对比例1

对比例1与实施1的区别在于制备过程中没有添加改性微晶纤维素溶胶。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于制备过程中没有添加改性微晶纤维素溶胶、丙烯酸溶胶。

实验例1

设计5组平行试验，分别将实施例1～3和对比例1-2所制备得到的混凝土缓凝剂进行测试，以不添加混凝剂作为空白对照组。按照GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试混凝土的初凝时间和终凝时间。按照如下条件配置混凝土浆体：海螺PO42.5水泥，水灰比0.40，实验室温度35℃，湿度45％，缓凝剂掺量为0.3wt％。测试结果如表1所示。

表1

在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。