一种混凝土外加剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种混凝土外加剂的制备方法 (preparation method of concrete admixture ) 是由 刘西 盛侃 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种混凝土外加剂的制备方法,包括步骤一、称取二氧化硅,将二氧化硅粉碎后备用；步骤二、将三聚氰胺放入装有去离子水的容器中,搅拌升温,使三聚氰胺完全溶解,然后保持温度不变,在常压下加入烧碱溶液并调节pH值,反应结束后制得三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液；步骤三、向步骤二制备的三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液中加入水性聚氨酯,搅拌升温后,进行恒温反应,制得聚氨酯组合树脂水溶胶；步骤四、将聚氨酯组合树脂水溶胶与步骤一粉碎后的二氧化硅混合,搅拌均匀后精磨,制得所述的混凝土外加剂。本发明通过高温提纯和研磨,得到粒度小于1μm的二氧化硅粉料,火山灰水化活性更高,对促进混凝土早强起到积极作用。(the embodiment of the invention discloses a preparation method of a concrete admixture, which comprises the following steps of weighing silicon dioxide, and crushing the silicon dioxide for later use; step two, putting melamine into a container filled with deionized water, stirring and heating to completely dissolve the melamine, then keeping the temperature unchanged, adding a caustic soda solution under normal pressure, adjusting the pH value, and obtaining a mixed aqueous solution of the melamine and cyanuric acid after the reaction is finished; step three, adding waterborne polyurethane into the mixed aqueous solution of melamine and cyanuric acid prepared in the step two, stirring and heating, and then carrying out constant-temperature reaction to prepare polyurethane combined resin hydrosol; and step four, mixing the polyurethane combined resin hydrosol with the silicon dioxide crushed in the step one, uniformly stirring and finely grinding to obtain the concrete admixture. According to the invention, through high-temperature purification and grinding, the silicon dioxide powder with the granularity of less than 1 mu m is obtained, the volcanic ash hydration activity is higher, and the method plays a positive role in promoting the early strength of concrete.)
技术领域
本发明实施例涉及建筑材料加工技术领域，具体涉及一种混凝土外加剂的制备方法。
背景技术
混凝土是由胶凝材料、骨料及水按适当比例配合，经搅合、成型和硬化而成的一种人造石材。而混凝土外加剂(材料)是在混凝土搅拌前或拌制过程中加入的，用以改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。所以根据混凝土在拌制、输送和硬化过程中的特点，需要通过添加外加材料改善流变、耐久等性能，最终达到硬化混凝土的力学要求。
目前，由于受各材料的物化性质和工艺需求条件等影响，混凝土外加剂的效果不好，严重影响其正常使用。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种混凝土外加剂的制备方法，以解决现有技术中混凝土外加剂效果不好的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取二氧化硅，将二氧化硅粉碎后备用；
步骤二、将三聚氰胺放入装有去离子水的容器中，搅拌升温，使三聚氰胺完全溶解，然后保持温度不变，在常压下加入烧碱溶液并调节pH值，反应结束后制得三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液；
步骤三、向步骤二制备的三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液中加入水性聚氨酯，搅拌升温后，进行恒温反应，制得聚氨酯组合树脂水溶胶；
步骤四、将聚氨酯组合树脂水溶胶与步骤一粉碎后的二氧化硅混合，搅拌均匀后精磨，制得所述的混凝土外加剂。
进一步的，所述二氧化硅的制备方法包括将硅灰放入温度为1000—1100℃的环境下焙烧，之后去除杂质。
进一步的，所述硅灰的纯度大于95％。
进一步的，所述二氧化硅粉碎后粒径小于1μm。
进一步的，步骤二中三聚氰胺与去离子水的摩尔比为1:20。
进一步的，步骤二中搅拌升温至70℃。
进一步的，步骤二中所述烧碱溶液的质量百分比浓度为30％，调节pH值为11—13。
进一步的，步骤三中水性聚氨酯的质量百分比浓度为30％，且三聚氰胺与水性聚氨酯的摩尔比为1:3。
进一步的，步骤三中搅拌升温至150℃，进行恒温反应，压力为0.4—0.6Mpa。
进一步的，聚氨酯组合树脂水溶胶与二氧化硅的摩尔比为1:0.5—1。
本发明实施例具有如下优点：本发明实施例提供一种混凝土外加剂的制备方法，通过高温提纯和研磨，得到粒度小于1μm的二氧化硅粉料，火山灰水化活性更高，对促进混凝土早强起到积极作用。此外，具有减水作用的聚氨酯组合树脂水溶胶与粒度小于1μm的活性二氧化硅粉料匀质混合，一定程度克服比表面吸附，极大提高活性二氧化硅的添加量，使混凝土外加材料的促凝早强性能更加优异。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明应用例1提供的硅酸盐水泥的粒度分布图；
图2为本发明应用例1提供的硅酸盐水泥的电镜图片之一；
图3为本发明应用例1提供的硅酸盐水泥的电镜图片之二；
图4为本发明应用例1提供的混凝土外加剂的电镜图片之一；
图5为本发明应用例1提供的混凝土外加剂的电镜图片之二；
图6为本发明应用例1提供的混凝土外加剂的比表面；
图7为本发明应用例1提供的混凝土外加剂对加气混凝土出釜强度的影响。
图8为本发明实施例1提供的制备混凝土外加剂的工艺流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
实施例1
本实施例提供一种混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取二氧化硅，将二氧化硅粉碎后备用；
步骤二、将三聚氰胺放入装有去离子水的容器中，搅拌升温，使三聚氰胺完全溶解，然后保持温度不变，在常压下加入烧碱溶液并调节pH值，反应结束后制得三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液；
步骤三、向步骤二制备的三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液中加入水性聚氨酯，搅拌升温后，进行恒温反应，制得聚氨酯组合树脂水溶胶；
步骤四、将聚氨酯组合树脂水溶胶与步骤一粉碎后的二氧化硅混合，搅拌均匀后精磨，制得所述的混凝土外加剂。
优选的，所述二氧化硅的制备方法包括将硅灰放入温度为1000—1100℃的环境下焙烧，之后去除杂质。
优选的，所述硅灰的纯度大于95％。
优选的，所述二氧化硅粉碎后粒径小于1μm。
优选的，步骤二中三聚氰胺与去离子水的摩尔比为1:20。
优选的，步骤二中搅拌升温至70℃。
优选的，步骤二中所述烧碱溶液的质量百分比浓度为30％，调节pH值为11—13。
优选的，步骤三中水性聚氨酯的质量百分比浓度为30％，且三聚氰胺与水性聚氨酯的摩尔比为1:3。
优选的，步骤三中搅拌升温至150℃，进行恒温反应，压力为0.4—0.6Mpa。
优选的，聚氨酯组合树脂水溶胶与二氧化硅的摩尔比为1:0.5—1。
以下结合具体案例对本发明进行详细说明：
案例1
混凝土外加剂在混凝土的促凝和抗渗透等方面表现出良好性能，主要用于混凝土促凝、早强、抗渗透等领域。混凝土外加材料先将二氧化硅经过高温焙烧提纯和研磨，再与聚氨酯、三聚氰胺等物质进行填充复合，得到的一种新型混凝土外加材料。其中，制备材料所采用的高温焙烧装置为回转窑，也可以采用隧道窑、立窑等工艺，用于搅拌反应釜加热的导热油和回转窑加热，其升温加热方式采用电加热方式，也可采用燃气加热等其他方式，保证用热。
选用纯度大于95％的硅灰，经过1000～1100℃的高温焙烧提纯得到二氧化硅，脱除有机物和碳酸根等杂质，接着采用球磨机研磨至粒径小于1μm的粉体，得到具有火山灰性质的活性二氧化硅粉体材料。
将三聚氰胺按着摩尔比1∶20投入到称有去离子水的反应釜中，在搅拌的作用下升温至70℃，使三聚氰胺全部溶解。滴加30％的烧碱溶液调节pH值至12左右，继续在常压和70℃的恒温条件下，搅拌水解反应60min，得到三聚氰胺和三聚氰酸的混合水溶液，同时伴随少量未反应完全的三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺等物质，并具有一定的减水作用。主要反应式如下：
按与三聚氰胺1∶3摩尔比投入浓度30％的水性聚氨酯，在搅拌作用下升温至150℃、压力约0.5MPa，进行恒温反应150min，将聚氨酯中的部分羰基(-C＝O-)还原成羟基(-OH)，与三聚氰酸中的部分羟基(-OH)共价混合，得到聚氨酯组合树脂水溶胶。主要反应式如下：
C3H3N3O3+NHCOOR+H2O→C3H3N3O3COOR+NH3↑
将聚氨酯组合树脂水溶胶与硅灰按摩尔比1∶0.5～1(也可根据需求加入少许EDTA阻凝剂)，先进行高速匀质初步混合均匀，再经过三辊机精磨，得到的白色乳液或乳胶，用作混凝土外加材料领域，提高促凝和抗渗透等性能。
硅灰粒度和聚氨酯组合树脂转化率是影响混凝土外加材料的一项重要指标。如果硅灰粒度过大，会极大影响火山灰活性，甚至不能参与混凝土水化反应，影响混凝土强度提升。如果聚氨酯组合树脂转化率过高，也会减弱混凝土的抗渗水性。所以不同工艺制备的混凝土外加材料与硅酸盐的水化反应也有截然不同的效果。
应用例1
B04A2.5加气混凝土的应用案例。
1.加气混凝土以水泥、石灰为胶凝材料，石英砂粉为集料，铝膏为发气剂，通过添加混凝土外加材料，其杂化晶核与胶凝材料结合，生成混凝土水化物晶格，提升混凝土性能。
本申请的原理在于：
混凝土外加材料要达到优异的效果，针对目前影响效果的问题进行如下步序处理：
1.受成本和硅矿物质纯度影响：采用纯度大于95％的硅灰可大幅降低原材料采购成本，因此也会带来碳酸根、硫酸根、及有机物等外来杂质，所以需要对硅灰进行1000～1100℃的高温焙烧，使碳酸根等物质分解成二氧化碳等气体，达到提纯目的。但是经过高温焙烧，往往会发生颗粒聚并现象，所以还需要对硅灰进一步球磨，得到粒径小于1μm主要成分为二氧化硅的活性粉体，提高火山灰效应。
另外如果焙烧温度超过1250℃，还会产生硅熔现象，使颗粒聚并严重，影响生产效率。而温度过低，又不容易达到提纯效果，所以对焙烧温度控制在1000～1100℃是对硅灰高温提纯的一个重要控制参数。
2.粒径影响：二氧化硅粉体的粒径越小，其火山灰活性效应也越好，但是受物质形态变化影响，比表面积也就越大，从而造成吸附现象严重，所以在一定的固液比情况下，反应体系粘度会大幅增加，造成流动性能下降，影响搅拌做功。为此选用三聚氰胺除了其水解物能起到聚氨酯催化作用外，还可以一定程度起到减水作用，增加反应体系的流动性，保证搅拌反应效果。
3.利用水性聚氨酯，经过活性二氧化硅的填充复合，亲水基与混凝土的硅酸盐进行水化反应，而憎水基在水化物表面形成一层薄膜，起到抗渗透作用。
4.选择乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，主要是根据客户需求决定的。当要求混凝土既能够控制一定的促凝速度，同时还要保证早期强度不降低，可以通过添加外加材料总物质量的0.1～0.5％乙二胺四乙酸二钠作为阻凝剂，满足这方面的要求。EDTA添加量越多，阻凝效果越明显。
5.聚氨酯组合树脂水溶胶与高温提纯硅灰按摩尔比1:0.5～1制备得到的新型混凝土外加材料，主要是固含浓度变化，形成白色乳液或乳胶。客户可以根据混凝土外加剂(材料)的添加比例进行调制使用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。