一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用
阅读说明：本技术 一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用 (Compound concrete retarding and water reducing agent and production method and application thereof ) 是由 李淳 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用,所述减水剂的组分配比,按质量份计,包括聚羧酸减水母液55-65份、聚羧酸保坍母液25-35份、壳聚糖2-5份、糖蜜2-6份、纳米二氧化硅颗粒0.5-0.8份,分散剂0.4-0.8份,余量为水。本发明对羧酸减水母液及聚羧酸保坍母液进行复配,并以糖蜜以及壳聚糖作为缓凝组分,对水泥的初期水化具有较强的抑制性,使得游离水增多,水泥浆的流动性增加,黏性下降,扩展性提升,另外,引入纳米二氧化硅颗粒作为结构增强剂,并通过分散剂很好地分散至混凝土颗粒结构之间,并与之有效地结合形成稳定性极高的分子构造,进而使得混凝土抗压强度进一步得到提高。(The invention relates to a compound concrete retarding water reducing agent and a production method and application thereof, wherein the water reducing agent comprises, by mass, 55-65 parts of polycarboxylic acid water reducing mother liquor, 25-35 parts of polycarboxylic acid slump retaining mother liquor, 2-5 parts of chitosan, 2-6 parts of molasses, 0.5-0.8 part of nano silicon dioxide particles, 0.4-0.8 part of dispersing agent and the balance of water. The carboxylic acid water-reducing mother liquor and the polycarboxylic acid slump-retaining mother liquor are compounded, molasses and chitosan are used as retarding components, the initial hydration of cement is strongly inhibited, so that free water is increased, the fluidity of cement paste is increased, the viscosity is reduced, the expansibility is improved, in addition, nano silicon dioxide particles are introduced as a structural reinforcing agent, the nano silicon dioxide particles are well dispersed among concrete particle structures through a dispersing agent and effectively combined with the concrete particle structures to form a molecular structure with extremely high stability, and further, the compressive strength of the concrete is further improved.)
技术领域
本发明属于混凝土添加剂技术领域，具体涉及一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用。
背景技术
随着现代建筑与材料行业的飞速发展，现代建筑物越来越趋向于高层化、轻量化和大跨度化，高强度性能的混凝土的应用越来越广泛，然而，混凝土为实现高强度往往采用大量的胶凝材料、增强材料和较低的水胶比，这就容易导致新拌混凝土出现黏度大和流速慢的问题，从而出现堵管、堵泵等现象，进而，高强混凝土的高黏度问题在我国显得尤为严重，导致施工难度大，工程事故频发。因此，研究开发一种既能满足高强混凝土减水，又能在一定程度上降低高强混凝土黏度，提高混凝土流动性的外加剂显得尤为重要。
聚羧酸减水剂是目前研究和应用非常广泛的一种混凝土外加剂，在混凝土和易性不变的情况下，掺入聚羧酸减水剂可以有效节约水泥用量、减少用水量、提高混凝土强度，因此，聚羧酸减水剂也成为目前市场上一种重要的混凝土外加剂。
在一般情况下混凝土凝结时间控制在8-10h，缓凝型聚羧酸减水剂能够调节混凝土凝结时间在20-60h，掺入缓凝聚羧酸减水剂后，可使各层混凝土的凝结时间协调一致而消除分层浇灌的接缝，可大大减慢水化放热，提高了水泥浆的流动性，使其黏度得以下降，但是，目前，缓凝聚羧酸减水剂在使用过程中还存在一些缺点，比如大幅降低聚羧酸减水剂的混凝土减水率、影响混凝土施工性能、降低混凝土后期强度等。
为此，我们提出了一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种复配型混凝土缓凝减水剂及其生产方法和应用。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种复配型混凝土缓凝减水剂，所述减水剂的组分配比，按质量份计，包括聚羧酸减水母液55-65份、聚羧酸保坍母液25-35份、壳聚糖2-5份、糖蜜2-6份、纳米二氧化硅颗粒0.5-0.8份，分散剂0.4-0.8份，余量为水。
作为本发明的进一步优化方案，所述分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
作为本发明的进一步优化方案，所述聚羧酸减水母液由以下重量百分比的原料制成：不饱和聚氧乙烯醚40-45％、丙烯酸10-15％、甲基丙烯磺酸钠0.2-0.6％、双氧水0.3-0.5％、维生素C0.7-1.1％、余量为水。
作为本发明的进一步优化方案，所述聚羧酸保坍母液由以下重量百分比的原料制成：不饱和聚氧乙烯醚40-45％、丙烯酸10-15％、马来酸酐0.3-0.6％、巯基乙酸0.2-0.6％、双氧水0.3-0.5％、维生素C0.5-0.8％、余量为水。
一种如上述所述的复配型混凝土缓凝减水剂的生产方法，主要包括以下步骤：
(1)向反应釜中加入一定量的水，按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的壳聚糖及糖蜜，搅拌溶解后，得到溶液A；
(2)按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的聚羧酸减水母液和聚羧酸保坍母液，搅拌混合后，得到溶液B；
(3)控制反应釜的温度在30℃，将溶液B投入反应釜中与溶液A搅拌混合，并同时加入所需用量的分散剂和纳米二氧化硅颗粒，搅拌混合均匀，保温1-1.5h，即得到所述复配型混凝土缓凝减水剂。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤(3)中，所述复配型混凝土缓凝减水剂的固含量为40％。
一种如上述所述的复配型混凝土缓凝减水剂在制备超高泵送混凝土中的应用。
糖蜜的缓凝作用机理
糖蜜具有较强的固一液表面活性，因此，能吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，阻碍颗粒的接触和凝聚，从而破坏了水泥的絮凝结构,使水泥的初期水化糖钙含有多个羟基，对水泥的初期水化有较强的抑制作用，可以使游离水增多，提高了水泥浆的流动性。
本发明的有益效果在于：
1、本发明对羧酸减水母液及聚羧酸保坍母液进行复配，并以糖蜜以及壳聚糖作为缓凝组分，并探索出糖蜜以及壳聚糖的添加比例在1:2时，其掺入混凝土中会使得混凝土的凝结时间延长，具有较好的缓凝效果，原因在于，糖蜜可以吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，对水泥的初期水化具有较强的抑制性，使得游离水增多，水泥浆的流动性也增多，进而，扩展性也有所提升，另外，壳聚糖按照1:2的添加比例掺入，使得壳聚糖本身结构中含有的羟基基团完全与游离水分离之间的氢键缔合，使得水颗粒表面形成了一层稳定的水膜，进一步阻止了水泥颗粒之间的接触，妨碍其水化的进行，进而凝结时间进一步得以延长；
2、本发明对羧酸减水母液及聚羧酸保坍母液进行复配，并以纳米二氧化硅颗粒作为结构增强剂加入组分配方中，纳米二氧化硅颗粒其微结构为球形，是为呈絮状和网状的准颗粒结构，加入减水剂组分配方中后，使得该减水剂掺入混凝土后，与混凝土颗粒结构之间相互缔合，形成稳定性极高的分子构造，进而有利于混凝土抗压强度的提高，另外探索得到采用三聚磷酸钠作为分散剂时，与纳米二氧化硅颗粒具有较好的协同效果，能够很好地将纳米二氧化硅颗粒于混凝土颗粒结构之间分散，使得纳米二氧化硅颗粒与混凝土颗粒结构之间能够有效地结合形成稳定性极高的分子构造，进而有利于混凝土抗压强度的提高。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
一种复配型混凝土缓凝减水剂的生产方法，包括以下步骤，
(1)羧酸减水母液的制备，按照重量百分比，将0.3-0.5％双氧水、0.7-1.1％维生素C与水混合制得水溶液，记作a料，随后，将0.2-0.6％甲基丙烯磺酸钠、10-15％丙烯酸以及水混合制得水溶液，记作b料，将40-45％不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜中，搅拌至溶解，搅拌均匀后，升温到50-60℃，同时滴加a料和b料，保持温度恒定，加料完毕后，保温继续反应2-3小时，中和pH至7-9，得到聚羧酸系减水剂母液；
(2)聚羧酸保坍母液的制备，按照重量百分比，向反应釜中加入40-45％不饱和聚氧乙烯醚和水，搅拌溶解后，升温至50-60℃，加入0.3-0.5％双氧水、10-15％丙烯酸、0.3-0.6％马来酸酐和水搅拌均匀，配制成溶液一；
随后，将0.2-0.6％巯基乙酸、0.5-0.8％维生素C和水搅拌均匀，配制成溶液二；
向反应釜中依次滴加溶液一和溶液二，控制反应温度为55-65℃，溶液二比溶液一提前滴加5-15min不饱和聚氧乙烯醚单体水溶液、溶液一、溶液二的质量比为(290-310):(25-35):(1.5-2.5)；
反应结束后，恒温1-3小时，然后降温至40℃以下，调节溶液pH值至5-7，得到聚羧酸保坍母液；
(3)向反应釜中加入一定量的水，按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的壳聚糖2-5份及糖蜜2-6份，搅拌溶解后，得到溶液A；
(4)按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的聚羧酸减水母液55-65份和聚羧酸保坍母液25-35份，搅拌混合后，得到溶液B；
(5)控制反应釜的温度在30℃，将溶液B投入反应釜中与溶液A搅拌混合，并同时加入所需用量的分散剂0.4-0.8份和纳米二氧化硅颗粒0.5-0.8份，搅拌混合均匀，保温1-1.5h，即得到所述复配型混凝土缓凝减水剂，其中，分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
实施例1
本实施例提供一种复配型混凝土缓凝减水剂的生产方法，主要包括以下步骤：
(1)羧酸减水母液的制备，按照质量百分比，将0.4％双氧水、0.9％维生素C与水混合制得水溶液，记作a料，随后，将0.4％甲基丙烯磺酸钠、15％丙烯酸以及水混合制得水溶液，记作b料，将45％不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜中，搅拌至溶解，搅拌均匀后，升温到55℃，同时滴加a料和b料，保持温度恒定，加料完毕后，保温继续反应2-3小时，中和pH至7，得到聚羧酸系减水剂母液；
(2)聚羧酸保坍母液的制备，按照质量百分比，向反应釜中加入45％不饱和聚氧乙烯醚和水，搅拌溶解后，升温至5℃，加入0.4％双氧水、15％丙烯酸、0.45％马来酸酐和水搅拌均匀，配制成溶液一；
随后，将0.4％巯基乙酸、0.65％维生素C和水搅拌均匀，配制成溶液二；
向反应釜中依次滴加溶液一和溶液二，控制反应温度为60℃，溶液二比溶液一提前滴加10min不饱和聚氧乙烯醚单体水溶液、溶液一、溶液二的质量比为300:30:2；
反应结束后，恒温1.5h，然后降温至40℃以下，调节溶液pH值至7，得到聚羧酸保坍母液。
(3)向反应釜中加入一定量的水，按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的壳聚糖2份及糖蜜2份，搅拌溶解后，得到溶液A；
(4)按照减水剂的组分配比，准确称取所需用量的聚羧酸减水母液60份和聚羧酸保坍母液30份，搅拌混合后，得到溶液B；
(5)控制反应釜的温度在30℃，将溶液B投入反应釜中与溶液A搅拌混合，并同时加入所需用量的分散剂0.6份和纳米二氧化硅颗粒0.65份，搅拌混合均匀，保温1.5h，即得到所述复配型混凝土缓凝减水剂，其中，分散剂为六偏磷酸钠。
实施例2
与实施例1不同之处在于，壳聚糖2份、糖蜜4份。
实施例3
与实施例1不同之处在于，壳聚糖2份、糖蜜6份；
实施例4
与实施例1不同之处在于，壳聚糖0份及糖蜜2份；
实施例5
与实施例1不同之处在于，壳聚糖2份及糖蜜0份；
实施例6
与实施例2不同之处在于，纳米二氧化硅颗粒为0份；
实施例7
与实施例2不同之处在于，分散剂为三聚磷酸钠；
实施例8
与实施例6不同之处在于，分散剂为三聚磷酸钠。
为了验证壳聚糖与糖蜜的不同添加比例对混凝土应用性能的影响，以市面上购买的普通混凝土减水剂作为对照组，按照上述实施例1-5提供的不同组分配方制得的混凝土减水剂作为实验组，将对照组与5个实验组的混凝土减水剂以相同的添加量与混凝土进行掺拌，得到6组新拌的混凝土样本，对6组新拌的混凝土样本进行减水率、凝结时间、扩展性以及抗压强度的测试，结果如表1：
表1壳聚糖与糖蜜的不同添加比例对混凝土应用性能的影响
由表1可知，利用按照上述实施例1-3所述的不同组分配方制得的混凝土减水剂相比较市面上后买的普通混凝土来说，其在减水率、凝结时间以及扩展性方面具有优势，具体来说，
实施例4-5中，当单独添加壳聚糖或者单独添加糖蜜时，其掺入混凝土中相比于其他实施例及对照组的减水率要低，凝结时间以及扩展性方面较实施例1-3低，较对照组高，说明，单独使用壳聚糖或者糖蜜本身对混凝土的减水率的提升不具有积极的影响，但是，壳聚糖或者糖蜜的单独引入对凝结时间以及扩展性的影响相比较对照组来说要有所提升；
实施例3中，当壳聚糖与糖蜜添加比例为1:3时，其掺入混凝土中相比于其他实施例以及对照组的减水率要高，但是，其凝结时间及扩展性相较于实施例2低，原因在于，糖蜜可以吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，对水泥的初期水化具有较强的抑制性，而当壳聚糖与糖蜜添加比例为1:2时，其掺入混凝土中会使得混凝土的凝结时间延长，具有较好的缓凝效果，原因在于，糖蜜可以吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，对水泥的初期水化具有较强的抑制性，使得游离水增多，水泥浆的流动性也增多，进而，扩展性也有所提升，另外，壳聚糖按照1:2的添加比例掺入，使得壳聚糖本身结构中含有的羟基基团完全与游离水分离之间的氢键缔合，使得水颗粒表面形成了一层稳定的水膜，进一步阻止了水泥颗粒之间的接触，妨碍其水化的进行，进而凝结时间得以进一步延长。
另外，需要说明的是，实施例1-5其掺入混凝土中对于混凝土的抗压强度的影响不明显，为进一步验证纳米二氧化硅颗粒与不同分散剂种类对混凝土的应用性能的影响，以市面上购买的普通混凝土减水剂作为对照组，按照上述实施例2、6-8提供的不同组分配方制得的混凝土减水剂作为实验组，将对照组与4个实验组的混凝土减水剂以相同的添加量与混凝土进行掺拌，得到5组新拌的混凝土样本，对5组新拌的混凝土样本进行减水率、凝结时间、扩展性以及抗压强度的测试，结果如表2；
表2纳米二氧化硅颗粒与不同分散剂种类对混凝土应用性能的影响
由表2可以看出，实施例2、6-8所述的不同组分配方制得的混凝土减水剂掺入混凝土中对于混凝土的减水率、凝结时间以及扩展性的影响不显著；
实施例6中，其组分配方中的纳米二氧化硅颗粒为0份时，其掺入混凝土后得到的混凝土样本的抗压强度相较于实施例2要有所下降；
而实施例8相比于实施例6，采用三聚磷酸钠作为分散剂时，其掺入混凝土后得到的混凝土样本的抗压强度相较于实施例2要有所下降，原因在于，纳米二氧化硅颗粒其微结构为球形，是为呈絮状和网状的准颗粒结构，加入减水剂组分配方中后，使得该减水剂掺入混凝土后，与混凝土颗粒结构之间相互缔合，形成稳定性极高的分子构造，进而有利于混凝土抗压强度的提高；
当实施例7的组分配方中采用三聚磷酸钠作为分散剂时，其相较于实施例2中采用六偏磷酸钠，其得到的混凝土样本的抗压强度相比于其他实施例要有所提高，原因在于三聚磷酸钠作为分散剂能够很好地将减水剂于混凝土颗粒结构之间分散，使得纳米二氧化硅颗粒与混凝土颗粒结构之间能够有效地结合形成稳定性极高的分子构造，由此可知，减水剂配方中引入纳米二氧化硅颗粒并配合三聚磷酸钠的分散，有利于混凝土抗压强度的提高。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。