一种泵送剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，更具体地，涉及一种泵送剂及其制备方法。

背景技术

泵送剂，又称为混凝土泵送剂，它是一种改善混凝土泵送性能的外加剂。所谓泵送性能，就是混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能。泵送剂通常采用由减水剂、缓凝剂、引气剂、润滑剂等复合而成。引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土拌和物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。由于大量微小、封闭并均匀分布的气泡的存在，使混凝土的某些性能得到明显改善或改变。

泵送剂在混凝土中使用时，一般采用“先消后引”技术，即将泵送剂加入到混凝土中后，加入消泡剂消泡，再利用泵送剂中的引气成分进行引气。这样既消除了混凝土中的有害气泡，同时也通过优质的引气组分引入了稳定的、有益的小气泡，以此来调节控制混凝土内部的孔结构数量和质量，从而达到改善混凝土抗冻性的目的。

但是这种常规的“先消后引”技术，存在两个问题：一是需要另外加消泡剂才能达到消泡功能，操作麻烦，且需要配方调整；二是泵送剂中一般自带引气成分，需要人为先将消泡剂加入混凝土进行消泡一段时间后，再加入泵送剂，以达到“先消后引”的效果，但是这样会增加人工和时间控制的成本。

综上所述，如何设计一种泵送剂，不仅自带消泡功能，且外加到混凝土中后能够自动控制“先消后引”过程，节省人工和时间控制的成本，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于为了解决上述技术问题，而提供一种泵送剂及其制备方法，不仅自带消泡功能，且外加到混凝土中后能够自动控制“先消后引”过程，节省人工和时间控制的成本。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种泵送剂，所述泵送剂由以下重量份数的原料组成：改性聚羧酸型减水剂30-45份、缓凝剂1-2份、润滑剂5-8份、引气剂1-5份和缓释包膜材料0.5-1份，所述改性聚羧酸型减水剂通过乙烯基羟基硅油与烯基磺酸钠、脂肪酸反应而成，所述缓释包膜材料为水溶性包膜材料。

进一步地，所述乙烯基羟基硅油的结构式为：

进一步地，所述改性聚羧酸型减水剂的结构式为：

进一步地，所述改性聚羧酸型减水剂的合成工艺为：

（1）将烯基磺酸钠和引发剂混合均匀后，缓慢滴加到温度为65-70℃的乙烯基羟基硅油中，控制滴加时间为1-2h，滴加过程中搅拌速度为80-100r/min，滴加完后继续反应5-6h，并降低搅拌速度为60-70 r/min；

（2）将脂肪酸和催化剂混合均匀后，缓慢滴加到步骤（1）反应得到的产物中，在110-120℃条件下搅拌反应，控制滴加时间为30-60min，滴加完后继续反应8-9h；

（3）将步骤（3）得到的产物在80-90℃用超滤膜分离出小分子后，取截留浓缩液，即得成品。

进一步地，所述乙烯基羟基硅油、烯基磺酸钠和脂肪酸的质量比为1.2：1.0：1.5，所述引发剂占乙烯基羟基硅油和烯基磺酸钠总质量的0.3-0.5%，所述催化剂占所有原料的2-3%。

进一步地，所述引发剂为叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠，所述催化剂为浓硫酸。

进一步地，所述缓凝剂为糖钙或葡萄糖酸钙，所述润滑剂为石墨粉、硅微粉或炭黑，所述引气剂为松香树脂类、烷基酚环氧乙烷缩合物或皂荚苷类，所述水溶性包膜材料为糖蜜。

一种泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将减水剂在40-50℃条件下喷雾干燥得粉剂减水剂；

（2）将缓释包膜材料用热水稀释3-10倍，得缓释包膜材料液；

（3）将引气剂经制粒机制成120-150目颗粒，制丸后喷入缓释包膜材料液，干燥后即得包膜引气剂；

（4）将粉剂减水剂、缓凝剂、润滑剂和包膜引气剂混合均匀，即得泵送剂成品。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明通过化学合成的方式，将消泡基团引入泵送剂的减水剂组分中，使得泵送剂兼具减水和消泡的功能，无需外加消泡剂就能降低新拌混凝土的含气量；

（2）本发明通过对引气剂组分进行缓释包膜，给混凝土系统提供了消泡时间，当缓释包膜溶解后，包膜内的引气剂再发挥引气作用，这样可以较好的控制混凝土的含气量，提高混凝土泵送性能，且整个过程不需要人工取控制，节省时间和成本。

具体实施方式

下面将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。

实施例1

本实施例提供了一种泵送剂，所述泵送剂由以下重量份数的原料组成：改性聚羧酸型减水剂30份、缓凝剂1份、润滑剂5份、引气剂1份和缓释包膜材料0.5份，所述改性聚羧酸型减水剂通过乙烯基羟基硅油与烯基磺酸钠、脂肪酸反应而成，所述缓释包膜材料为水溶性包膜材料。

所述乙烯基羟基硅油的结构式为：

所述改性聚羧酸型减水剂的结构式为：

所述改性聚羧酸型减水剂的合成工艺为：

（1）将烯基磺酸钠和引发剂混合均匀后，缓慢滴加到温度为65℃的乙烯基羟基硅油中，控制滴加时间为1h，滴加过程中搅拌速度为80r/min，滴加完后继续反应5h，并降低搅拌速度为60 r/min；

（2）将脂肪酸和催化剂混合均匀后，缓慢滴加到步骤（1）反应得到的产物中，在110℃条件下搅拌反应，控制滴加时间为30min，滴加完后继续反应8h；

（3）将步骤（3）得到的产物在80℃用超滤膜分离出小分子后，取截留浓缩液，即得成品。

所述乙烯基羟基硅油、烯基磺酸钠和脂肪酸的质量比为1.2：1.0：1.5，所述引发剂占乙烯基羟基硅油和烯基磺酸钠总质量的0.3%，所述催化剂占所有原料的2%。

所述脂肪酸为乙酸，所述引发剂为叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠，所述催化剂为浓硫酸。

所述缓凝剂为糖钙，所述润滑剂为石墨粉，所述引气剂为松香树脂类，所述水溶性包膜材料为糖蜜。

本实施例还提供了一种泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将减水剂在40℃条件下喷雾干燥得粉剂减水剂；

（2）将糖蜜用热水稀释3倍，得缓释包膜材料液；

（3）将引气剂经制粒机制成120目颗粒，制丸后喷入缓释包膜材料液，干燥后即得包膜引气剂；

（4）将粉剂减水剂、缓凝剂、润滑剂和包膜引气剂混合均匀，即得泵送剂成品。

实施例2

本实施例提供了一种泵送剂，所述泵送剂由以下重量份数的原料组成：改性聚羧酸型减水剂37份、缓凝剂1.5份、润滑剂6.5份、引气剂3份和缓释包膜材料0.7份。

所述改性聚羧酸型减水剂的结构式中，x=25，y=10， z=50。。

所述改性聚羧酸型减水剂的合成工艺为：

（1）将烯基磺酸钠和引发剂混合均匀后，缓慢滴加到温度为68℃的乙烯基羟基硅油中，控制滴加时间为1.5h，滴加过程中搅拌速度为90r/min，滴加完后继续反应5.5h，并降低搅拌速度为65 r/min；

（2）将脂肪酸和催化剂混合均匀后，缓慢滴加到步骤（1）反应得到的产物中，在115℃条件下搅拌反应，控制滴加时间为45min，滴加完后继续反应8.5h；

（3）将步骤（3）得到的产物在85℃用超滤膜分离出小分子后，取截留浓缩液，即得成品。

所述引发剂占乙烯基羟基硅油和烯基磺酸钠总质量的0.4%，所述催化剂占所有原料的2.5%。

所述脂肪酸为丙酸，所述缓凝剂为葡萄糖酸钙，所述润滑剂为硅微粉，所述引气剂为烷基酚环氧乙烷缩合物。

本实施例还提供了一种泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将减水剂在45℃条件下喷雾干燥得粉剂减水剂；

（2）将糖蜜用热水稀释7倍，得缓释包膜材料液；

（3）将引气剂经制粒机制成135目颗粒，制丸后喷入缓释包膜材料液，干燥后即得包膜引气剂；

（4）将粉剂减水剂、缓凝剂、润滑剂和包膜引气剂混合均匀，即得泵送剂成品。

实施例3

本实施例提供了一种泵送剂，所述泵送剂由以下重量份数的原料组成：改性聚羧酸型减水剂45份、缓凝剂2份、润滑剂8份、引气剂5份和缓释包膜材料1份。

所述改性聚羧酸型减水剂的结构式中，x=50，y=20，z=100。

所述改性聚羧酸型减水剂的合成工艺为：

（1）将烯基磺酸钠和引发剂混合均匀后，缓慢滴加到温度为70℃的乙烯基羟基硅油中，控制滴加时间为2h，滴加过程中搅拌速度为100r/min，滴加完后继续反应6h，并降低搅拌速度为70 r/min；

（2）将脂肪酸和催化剂混合均匀后，缓慢滴加到步骤（1）反应得到的产物中，在120℃条件下搅拌反应，控制滴加时间为60min，滴加完后继续反应9h；

（3）将步骤（3）得到的产物在90℃用超滤膜分离出小分子后，取截留浓缩液，即得成品。

所述引发剂占乙烯基羟基硅油和烯基磺酸钠总质量的0.5%，所述催化剂占所有原料的3%。

所述脂肪酸为戊酸，所述缓凝剂为葡萄糖酸钙，所述润滑剂为炭黑，所述引气剂为皂荚苷类。

本实施例还提供了一种泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将减水剂在50℃条件下喷雾干燥得粉剂减水剂；

（2）将糖蜜用热水稀释10倍，得缓释包膜材料液；

（3）将引气剂经制粒机制成150目颗粒，制丸后喷入缓释包膜材料液，干燥后即得包膜引气剂；

（4）将粉剂减水剂、缓凝剂、润滑剂和包膜引气剂混合均匀，即得泵送剂成品。

对比例1

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例1的不同之处在于，所述减水剂选用常见市售的聚羧酸型减水剂（以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链的聚醚）。

对比例2

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例1的不同之处在于，所述减水剂选用常见市售的聚羧酸型减水剂（以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链的聚醚），且在泵送剂的原料配方中增加0.1-0.8份的有机硅消泡剂。

对比例3

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例2的不同之处在于，所述泵送剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将减水剂在50℃条件下喷雾干燥得粉剂减水剂；

（2）将粉剂减水剂、缓凝剂、润滑剂和引气剂混合均匀，即得泵送剂成品。

对比例4

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例3的不同之处在于，所述水溶性包膜材料为水性丙烯酸。

对比例5

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例3的不同之处在于，所述水溶性包膜材料为水性聚氨酯。

对比例6

本对比例提供了一种泵送剂，与实施例3的不同之处在于，所述水溶性包膜材料为淀粉。

一、泵送剂的消泡性能实验

对实施例1-3和对比例1-2中制得的泵送剂，进行消泡性能测定，检测标准为GB/T26527—2011，再起泡高度以5min后泡沫高度为准。实验结果如下表1：

由表1结果可知，实施例1-3制备的泵送剂的消泡性能均由于对比例1和2，说明本发明制备的泵送剂具备优良的消泡性能，且其消泡性能优于直接外加有机硅消泡剂的效果。

二、泵送剂的性能检测结果

按照1.5-2.0%（混凝土用量占比）的泵送剂掺量，将实施例1-3和对比例1-6中制得的泵送剂加入到基准混凝土中，分别进行性能检测，检测标准为GB 8076-2008《混凝土外加剂》，其结果如下表2所示：

由表2结果可知，本发明提供泵送剂，可以显著提高混凝土的减水率和抗压强度，减少泌水率比和坍塌度1h经时变化量，从而总体上提高混凝土的泵送性能。

本发明的有益效果在于：本发明通过将消泡基团引入泵送剂的减水剂组分中，使得泵送剂兼具减水和消泡的功能，并且对引气剂组分进行缓释包膜，先消泡后引气，这样可以较好的控制混凝土的含气量，提高混凝土泵送性能，且整个过程不需要人工取控制，节省时间和成本。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。