一种涂膏型缓凝剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种涂膏型缓凝剂及其制备方法和应用 (Paste-coating retarder and preparation method and application thereof ) 是由 牛蒙召 胡建军 祝战奎 李娟� 王海龙 于 2021-01-13 设计创作，主要内容包括：本申请涉及建筑材料的技术领域,具体公开了一种涂膏型缓凝剂及其制备方法和应用。缓凝剂包括以下重量份的组分：葡萄糖酸钠113-200份,柠檬酸25-47份,增稠剂8-15份,水688-813份；其制备方法为：S1、准备原料；S2、将葡萄糖酸钠、氧化铁加于水中,得到混合液；将包括柠檬酸和增稠剂混合,得到混合物；S3、将所述混合物缓慢加入所述混合液中,并边加边搅拌；S4、静止至溶液为膏状即可。本申请的缓凝剂可用于预制构件的局部缓凝,其具有长期稳定、有效的优点。(The application relates to the technical field of building materials, and particularly discloses a paste-coating retarder as well as a preparation method and application thereof. The retarder comprises the following components in parts by weight: 200 parts of sodium gluconate 113-; the preparation method comprises the following steps: s1, preparing raw materials; s2, adding sodium gluconate and ferric oxide into water to obtain a mixed solution; mixing citric acid and a thickening agent to obtain a mixture; s3, slowly adding the mixture into the mixed solution, and stirring while adding; and S4, standing until the solution is pasty. The retarder can be used for local retarding of prefabricated parts and has the advantages of long-term stability and effectiveness.)
技术领域
本申请涉及建筑材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种涂膏型缓凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
在建筑领域，制备大面积楼板时，往往需要将预制构件和现浇混凝土结合以形成新的大面积的板材。该类预制构件一般以水泥砂浆构成板材主体，在板材的长度方向穿设有多根钢筋，以使得该预制构件能够更好地和现浇混凝土连接。在制备该类预制构件时，需要在预制构件与现浇混凝土的结合面制作出露骨料混凝土面，使该结合面处的粗骨料外露4-6mm，进而使得新、旧混凝土能够可靠连接，有效提高接合面的混凝土抗拉、抗剪能力。
在预制构件上制作露骨料混凝土面时，首先，在制作预制构件的模具两端的侧壁内侧涂覆一层缓凝剂，随后浇筑水泥砂浆液，由于在模具的侧壁处涂覆有缓凝剂，因此其它部位水泥砂浆的凝固速度会比模具侧壁处的水泥砂浆凝固更快，当其它部位的水泥砂浆已经凝固好且模具侧壁处的水泥砂浆还未凝固好时，将预制构件自模具中取出，然后冲刷预制构件两端，使得粗骨料外露4-6mm，以形成露骨料混凝土面。
在选择缓凝剂时，建筑领域常用的缓凝剂多以玉米淀粉和重钙作为膏体材料，该类缓凝剂存在保质期短的不足。按照上述的配方得到的缓凝剂，在制备好之后一个月后其乳液体系不稳定，会出现缓凝剂变稀或者出现沉淀的情况，或者被杂菌污染；尤其是在夏季，当外界环境温度过高时，其缓凝剂更易变质，因此需要添加大量的防腐剂以获得更加长久的保质期，但是其依然存在缓凝剂容易变稀或出现沉淀的情况。
发明内容
本申请提供涂膏型缓凝剂及其制备方法和应用，本申请的缓凝剂具有保质时间长、乳液体系稳定性好的优势。
第一方面，本申请提供一种涂膏型缓凝剂，采用如下的技术方案：
一种涂膏型缓凝剂，包括以下重量份的组分：
葡萄糖酸钠113-200份，柠檬酸25-47份，增稠剂8-15份，水688-813份。
通过采用上述技术方案，葡萄糖酸钠和柠檬酸相互配合，主要起到缓凝的效果；此外，柠檬酸具有一定的防腐防菌的效果，使得缓凝剂整体具有优异的缓凝效果。而增稠剂的添加，使得缓凝剂为均一粘稠、可涂覆的膏体状；葡萄糖酸钠和柠檬酸均溶于水，而增稠剂能够和该溶液体系混合并实现优异的增稠效果，使得最终制备得到的缓凝剂保质期长的可涂覆膏体物质，在37～39℃的环境温度下，其保质期长达46-61天。当增稠剂的用量过多时，缓凝剂为固体膏状，难以涂覆；而当增稠剂的用量过少时，制备得到的缓凝剂易出现变稀或者沉淀的情况。此外，柠檬酸的用量过多时，导致缓凝剂的稳定性下降，在短期内易出现变稀或沉淀的情况：柠檬酸的用量过多会导致缓凝剂的pH下降，使得缓凝剂的膏状体系被破坏，进而影响其稳定性。因此，采用上述配比制备缓凝剂，其通过柠檬酸和增稠剂之间的协同配合作用，共同维持缓凝剂的体系稳定性，使得缓凝剂具有更长的保质期。
优选的，上述涂膏型缓凝剂包括以下重量份的组分：
葡萄糖酸钠127-162份，柠檬酸29-41份，增稠剂10-14份，水743-788份。
通过采用上述技术方案，在上述的配方配比下制备得到的缓凝剂能够在37～39℃的环境温度下，其保质期在51-61天的范围内。
优选的，所述增稠剂购自任丘市尚康化工有限公司，产品型号为SK-006；或所述增稠剂购自任丘市立天化工有限公司，产品型号为LT051。
通过采用上述技术方案，选择上述的两种增稠剂，和其他的增稠剂相比能够有效提高缓凝剂的稳定性，使得缓凝剂在长达46-74天的时间内稳定，不出现变稀或者沉淀的现象。
优选的，上述涂膏型缓凝剂还包括0.7-1.3份的氧化铁。
通过采用上述技术方案，氧化铁的使用主要作为着色剂，使得制备得到的缓凝剂能够和预制构件主体的颜色适配。
优选的，上述涂膏型缓凝剂还包括3-7份的多孔有机硅微球。
多孔有机硅微球，一种多功能特种有机硅树脂微球，为雪白色规整可自由流动球形细微粉，具有三维交联网状的分子结构，呈现出优秀的耐热性能、分散性能。其球体上具有多孔结构，平均粒径为0.5-10μm。
通过采用上述技术方案，将多孔有机硅微球用于制备得到的缓凝剂时，多孔有机硅微球优异的耐热性能提高了缓凝剂的热稳定性；而多孔有机硅微球之间的多孔结构使得缓凝剂中的其它组分能够进入其内部，使得多孔有机硅微球能够更加均匀地分散在缓凝剂的体系中；最终表现为提高了缓凝剂的稳定性，延长了缓凝剂的使用周期，使得其保质期在53-74天的范围内。
第二方面，本申请提供一种涂膏型缓凝剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种涂膏型缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备葡萄糖酸钠、柠檬酸、增稠剂、氧化铁和水，备用；
S2、将葡萄糖酸钠、氧化铁加于水中并搅拌使得葡萄糖酸钠溶解，得到混合液；将包括柠檬酸和增稠剂混合均匀，得到混合物；
S3、将所述混合物缓慢加入所述混合液中，并边加边搅拌；
S4、静止至溶液为膏状即可。
通过采用上述技术方案，在步骤S3中，将混合物加入混合液时，缓慢加入的方式能够有效避免在添加过程中出现结块的情况；而于混合液中边加入混合物边搅拌的操作，一方面能够使得混合物和混合液能够均匀混合，另一方面也避免出现结块，保证了制备得到的缓凝剂均一稳定，进而延长其保质期。
优选的，所述混合物中还包括多孔有机硅微球，在S2中，将柠檬酸、增稠剂和多孔有机硅微球混合均匀，得到混合物。
由于增稠剂在遇水搅拌后会称为粘稠状，而多孔有机硅微球为固体不同于水的物质，因此，通过采用上述技术方案，预先将多孔有机硅微球和增稠剂、柠檬酸的固体原料混合，便于使得三者充分混合。随后再将三者的固体混合物共同加入水中，使得多孔有机硅微球也参与至因增稠剂的加入后粘稠状缓凝剂的形成过程，使得多孔有机硅微球充分分散于体系内，进而使得缓凝剂具有优异的稳定性。
第三方面，本申请提供一种涂膏型缓凝剂的应用，采用如下的技术方案：一种涂膏型缓凝剂的应用，所述涂膏型缓凝剂用于预制构件的局部缓凝，以能够形成露骨料混凝土面。
通过采用上述技术方案，将本申请的缓凝剂用于预制构件的局部缓凝以得到露骨料混凝土面时，其得到的露骨料混凝土面的骨料外露量为4-6mm，满足施工要求。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的缓凝剂的组分包括柠檬酸、葡萄唐酸钠和增稠剂，其通过增稠剂和柠檬酸之间的协配作用，在没有额外防腐剂的添加下使得最终制备得到的缓凝剂在夏季高温环境(37～39℃)下具有更长的保质期，其缓凝剂在长达46-61天时间内不会出现固液分层的变质现象；在健康无污染的情况下减少了多次配置缓凝剂的人力物力，便于在建筑施工中的实际应用。
2、本申请通过在制备缓凝剂的原料中使用多孔有机硅微球，有效延长了缓凝剂的保质期，使得其保质期长达74天。
3、本申请的缓凝剂在冬季时，保质期长达75-90天，远高于其它缓凝剂的30-45天的保质期。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种涂膏型缓凝剂，包括以下组分：葡萄糖酸钠150kg，柠檬酸29kg，增稠剂10kg，水788kg；其中，增稠剂购自任丘市尚康化工有限公司，产品型号为SK-006。缓凝剂的制备方法包括以下步骤：
S1、准备葡萄糖酸钠、柠檬酸、增稠剂、氧化铁和水，备用；
S2、将葡萄糖酸钠、氧化铁加于水中并搅拌，使得葡萄糖酸钠溶解，得到混合液；将柠檬酸和增稠剂混合均匀，得到混合物；
S3、将混合物缓慢加入混合液中，并边加混合物边搅拌，以避免在该过程中出现结块；
S4、将S3中的溶液搅拌均匀后静止17min后，其成为膏状，即得到本申请的缓凝剂。
将该缓凝剂涂刷至制备预制构件的模具两侧边即可，随后于磨具中倾倒水泥砂浆，待水泥砂浆凝固后，将模具取开，冲刷预制构件的两侧(即，和涂覆在模具上的缓凝剂接触的两侧)，由于该处和本申请的缓凝剂接触，使得此处的水泥砂浆的凝固时间更长，在其余部位的水泥砂浆凝固后，此处还未完全凝固，当用水冲刷时，会出现细骨料和水泥等被冲刷下来，粗骨料部分裸露的情况，即形成露骨料混凝土面。
实施例2-17
实施例2-17和实施例1的区别在于，制备缓凝剂的原料和/或原料用量不同，具体见表1，其它同实施例1。
表1
其中产品型号为LT051的增稠剂购自任丘市立天化工有限公司；多孔有机硅微球购自东莞市科迈新材料有限公司，产品型号KM-9000，平均粒径为2μm。
对比例
对比例1
对比例1-6和实施例16的区别在于，制备缓凝剂的原料和/或原料用量不同，具体见表2，其它同实施例16。
表2
对比例7
对比例7和实施例16的区别在于，选择的增稠剂为预糊化淀粉，预糊化淀粉购自任丘市尚康化工有限公司。其它同实施例16。
对比例8
对比例8和实施例16的区别在于，选择的增稠剂为羟丙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素购自任丘市立天化工有限公司。其它同实施例16。
对比例9
对比例9和实施例16的区别在于，选择的增稠剂为羟乙基纤维素，羟乙基纤维素购自任丘市尚康化工有限公司。其它同实施例16。
对比例10
对比例10和实施例16的区别在于，在本对比例中选择的缓凝剂是在建筑领域常用的石膏缓凝剂，购自北京万图明科技有限公司的万图明品牌的高分子蛋白类石膏缓凝剂。
对比例11
对比例11和实施例16的区别在于，制备缓凝剂的原料中不包括增稠剂。其它同实施例16。
将上述的实施例1-17以及对比例1-10制备得到的缓凝剂均置于同一环境中，控制环境温度为37～39℃，观察其变质的时间。变质的标准为：缓凝剂出现肉眼可见的固液分层(固液分层超过1cm，即上层液相有1cm)。具体结果见表3。
表3
从表3的数据结果看出：本申请的缓凝剂在较高的环境温度(37～39℃)下具有较好的稳定性，保质期较长，不易出现固液分层(也没有变稀或者霉菌滋生)的情况：在37～39℃的外环境中，缓凝剂能够在46-74天内维持可用的稳定状态，保质期长。
其中，通过实施例4-14以及对比例1-4的数据结果看出，柠檬酸和增稠剂的用量对缓凝剂的保质期有影响：当柠檬酸的用量在25-47份(即实施例1-14的用量25-47kg)的范围内时，缓凝剂保持稳定可用状态的时间周期长达46-61天；而当柠檬酸的用量超出25-47份(即对比例1的用量55kg)时，柠檬酸的用量过多缩短了缓凝剂的保质期，使得缓凝剂的保质期自46-61天缩短至30天，缓凝剂维持稳定状态的时间周期显著缩短；而当柠檬酸的用量过少时，则使得缓凝剂的抑菌性不佳，导致霉菌的大量生长繁殖(8-9天)，由此使得缓凝剂的稳定体系被破环，出现固体沉淀并有明显的固液分层的现象；柠檬酸的不添加(对比例2)，更是使得缓凝剂保质期缩短至20天。
当增稠剂的用量在8-15份(即实施例1-14的用量8-15kg)的范围内时，缓凝剂保持稳定状态的时间周期长达46-61天；而当增稠剂的用量超出8-15份(即对比例3-4的用量20kg或4kg)的范围内时，缓凝剂保质期仅为25-29天，显著缩短。在对比例11中，缓凝剂的组分中不包括增稠剂时，得到的缓凝剂为液态，无法成为所需要的膏状，也不是凝胶状，因此无法正常使用。
其可能原因是，增稠剂的添加使得缓凝剂中的各组分保持在一个稳定的状态，而柠檬酸的用量会在一定程度上影响该体系的pH，从而影响了缓凝剂的稳定性，进而导致在短期内缓凝剂就出现变稀、沉淀和霉菌滋生的不良后果。因此，增稠剂和柠檬酸能够协同使得缓凝剂具有更长时间的保质期。
此外，通过实施例1、实施例12和对比例7-9的数据结果看出，不同的增稠剂对于缓凝剂能够保持稳定状态的时间周期有影响：其中，选择SK-006型增稠剂和LT051型增稠剂时，得到的缓凝剂的保质期长达46-61天；而选择预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素类增稠剂时，得到的增稠剂的保质期仅为7-12天，远低于本申请缓凝剂的46-74天的保质期。
实施例15-17以及对比例5-6的数据结果表明，添加多孔有机硅微球后能够显著延长缓凝剂的保质期，使得缓凝剂的保质期最长为74天；但是多孔有机硅微球的添加量过多时，会使得缓凝剂的保质期有所下降，尤其是其添加量高于7kg(对比例6)时，缓凝剂的保质期仅为41天，远低于实施例17中53天的保质期，其原因可能在于，多孔有机硅微球为无机不溶于水的材料，将其用于缓凝剂制备且其用量在适当范围内时，增稠剂、柠檬酸、葡萄糖酸钠以及多孔有机硅微球彼此相互作用，使得整体体系中的离子键、范德华力等作用力处于平衡稳定的状态，进而使得多孔有机硅的添加够提高缓凝剂的热稳定性。但是当多孔有机硅微球的用量过多时，体系内的分子间作用力等无法维持该体系的长期稳定，即多孔有机硅微球难以在缓凝剂的体系中长期稳定存在，因此导致缓凝剂容易出现沉淀，保质期变短。
此外，将本申请的缓凝剂和普通市售获得的缓凝剂(对比例10)相比，本申请的缓凝剂在较高环境温度下的保质期更长。
综上，本申请的缓凝剂在不添加额外防腐剂的情况下，在夏季高温环境中不易分层。在制备缓凝剂的配方中，柠檬酸和增稠剂的协配作用使得缓凝剂具有更长的保质期；满足了在建筑领域配置一批缓凝剂能够长期使用的需求，大大节省了人力物力、减少了重复配置缓凝剂的时间周期，对建筑领域预制构件的制备带来极大的便利。
在以上研究的基础上，发明人进一步研究了冬季(-8～-5℃)时本申请缓凝剂的保质期，将上述的实施例1-17以及对比例1-10制备得到的缓凝剂均置于同一环境中，控制环境温度为-8～-5℃，观察其变质的时间。变质的标准为：缓凝剂出现肉眼可见的沉淀。其结果表明，实施例1-17中获得的缓凝剂的保质期长达75-90天，缓凝剂具有优异的稳定性；而对比例1-6中的缓凝剂的保质期仅为30-45天，容易出现大量沉淀；对比例7-9中获得的缓凝剂，其保质期分别为35天、38天、36天，也远短于本申请缓凝剂的保质期。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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