混凝土抗絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土建筑材料领域，特别涉及一种混凝土抗絮凝剂，同时本发明还涉及一种上述混凝土抗絮凝剂的制备方法。

背景技术

随着我国建筑行业的发展以及环保要求的提高，天然砂在砂石行业中所占的比重越来越低。天然砂的替代品机制砂具有价格便宜，材料易得，质量可控等优点，使用日益广泛，但机制砂由于制备时需经破碎、研磨等工序，使得砂子中含粉量过大。因此机制砂在出厂前一般要进行水洗，水洗时通常采用絮凝剂对粉料进行絮凝，从而降低砂子中的含粉量。

目前洗砂常用的絮凝剂是阴离子型聚丙烯酰胺，其价格便宜，絮凝效果好，但会有部分聚丙烯酰胺残留在砂内，导致采用该砂拌合配制的混凝土黏度较大，施工性能受到影响。随着目前机制砂使用量越来越大，混凝土变黏问题愈发突出。

当前针对机制砂含絮凝剂的问题常用的手段是加大减水剂的掺量，虽然加大减水剂的掺量会克服絮凝剂造成混凝土粘度过大、流动性差等问题，但是加大减水剂掺量一方面会加大混凝土的生产成本，另一方面会造成混凝土包裹性变差，有泌水离淅的风险，影响混凝土的质量稳定。目前，市场上尚未开发出有效的外加剂能够解决絮凝剂对混凝土不利的影响。因此，研究开发一种新型外加剂防止絮凝剂影响混凝土质量对机制砂的推广应用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种混凝土抗絮凝剂，以提高含絮凝剂机制砂配制的混凝土工作性能。

为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种混凝土抗絮凝剂，所述混凝土抗絮凝剂的制备原料包括按重量份计的以下组分：高价态阳离子无机聚合物50-80份、氧化剂20-40份；

所述高价态阳离子无机聚合物的制备方法包括以下步骤：将高价态小分子无机物的水溶液加热，在搅拌状态下向瓶中滴加碱性溶液，使pH=3.8-4.0，保温。

进一步的，所述高价态小分子无机物包括硫酸铝、硫酸铁、硫酸锆、硫酸铝钾、硫酸铬中的至少一种。

进一步的，所述氧化剂包括高铁酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾中的至少一种。

本发明还提出了一种混凝土抗絮凝剂的制备方法，该方法包括以下步骤：将高价态小分子无机物的水溶液加热，在搅拌状态下向瓶中滴加碱性溶液，使pH=3.8-4.0，保温，制得高价态阳离子无机聚合物；将氧化剂加入所述高价态阳离子无机聚合物中溶解，制得所述混凝土抗絮凝剂。

进一步的，高价态小分子无机物的水溶液的加热温度为55-65℃。

进一步的，所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化镁、硅酸钠中的至少一种。

本发明的混凝土抗絮凝剂采用高价态阳离子无机聚合物和氧化剂复配，高价态阳离子无机聚合物可以与阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂发生电中和，减弱聚丙烯酰胺的静电吸附作用，而且无机聚合物的分子网络可以与聚丙烯酰胺发生分子缠绕，起到网补、卷扫的作用，使聚丙烯酰胺脱离吸附。氧化剂则可以将聚丙酰胺氧化，使高分子链发生裂解。高价态阳离子无机聚合物和氧化剂协同作用，减弱聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝作用，从而降低混凝土黏度，提高含絮凝剂机制砂的混凝土工作性能。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。另外，除本实施例特别说明之外，本实施例中所涉及的各术语及工艺依照现有技术中的一般认知及常规方法进行理解即可。

一种混凝土抗絮凝剂，所述混凝土抗絮凝剂的制备原料包括按重量份计的以下组分：高价态阳离子无机聚合物50-80份、氧化剂20-40份；所述高价态阳离子无机聚合物的制备方法包括以下步骤：将高价态小分子无机物的水溶液加热，在搅拌状态下向瓶中滴加碱性溶液，使pH=3.8-4.0，保温。

本发明的混凝土抗絮凝剂采用高价态阳离子无机聚合物和氧化剂复配，高价态阳离子无机聚合物可以与阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂发生电中和，减弱聚丙烯酰胺的静电吸附作用，而且无机聚合物的分子网络可以与聚丙烯酰胺发生分子缠绕，起到网补、卷扫的作用，使聚丙烯酰胺脱离吸附。氧化剂则可以将聚丙酰胺氧化，使高分子链发生裂解。高价态阳离子无机聚合物和氧化剂协同作用，减弱聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝作用，从而降低混凝土黏度，提高含机制砂的混凝土流动性。

所述高价态小分子无机物包括硫酸铝、硫酸铁、硫酸锆、硫酸铝钾、硫酸铬中的至少一种。

所述氧化剂包括高铁酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾中的至少一种。

本发明还提出了一种混凝土抗絮凝剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：将高价态小分子无机物的水溶液在水浴锅中加热到55-65℃，在搅拌状态下向瓶中滴加碱性溶液，使pH=3.8-4.0，保温后冷却，制得高价态阳离子无机聚合物；将氧化剂加入所述高价态阳离子无机聚合物中溶解，制得所述混凝土抗絮凝剂。

所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化镁、硅酸钠中的至少一种。

上述的反应试剂均可向市场购买获得，下面对本发明的具体实现方案做详细的描述。

实施例1

将70份硫酸铝溶于水，升温至60℃，于四口烧瓶中滴加质量分数30%的氢氧化钠溶液，待pH升至3.5时停止滴加，保温3h后，降温得到高价态阳离子无机聚合物，再向其中加入30份高铁酸钾，溶解即可。

实施例2

将70份硫酸铁溶于水，升温至63℃，于四口烧瓶中滴加质量分数30%的氢氧化钾溶液，待pH升至3.8时停止滴加，保温3h后，降温得到高价态阳离子无机聚合物，再向其中加入20份高锰酸钾，溶解即可。

实施例3

将55份硫酸锆溶于水，升温至60℃，于四口烧瓶中滴加氨水溶液，待pH升至4.0时停止滴加，保温3h后，降温得到高价态阳离子无机聚合物，再向其中加入20份重铬酸钾，溶解即可。

实施例4

将60份硫酸铬溶于水，升温至60℃，于四口烧瓶中滴加氢氧化镁溶液，待pH升至3.8时停止滴加，保温3h后，降温得到高价态阳离子无机聚合物，再向其中加入30份高铁酸钾，溶解即可。

实施例5

将80份硫酸铝钾溶于水，升温至55℃，于四口烧瓶中滴加硅酸钠溶液，待pH升至3.8时停止滴加，保温3h后，降温得到高价态阳离子无机聚合物，再向其中加入30份高锰酸钾，溶解即可。

对比例1

本对比例采用市售产品，型号X007，四川路华领拓建筑材料有限公司。

对比例2

本对比例与实施例1的原料和方法基本相同，不同的是不加入氧化剂。

对比例3

本对比例与实施例1的原料和方法基本相同，不同的是氧化剂的用量是15份。

对比例4

本对比例与实施例1的原料和方法基本相同，不同的是高价态小分子无机物的用量是45份。

将以上各实施例和对比例制备的抗絮凝剂用于混凝土试验，为模拟聚丙烯酰胺絮凝剂对混凝土工作性能的影响，在混凝土拌合水中加入水质量的0.15%阴离子型聚丙烯酰胺（分子量1200w），根据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，测试混凝土初始和1h的扩展度、坍落度与倒提时间。配制混凝土所用水泥为P.O42.5峨胜水泥，粉煤灰为明翔I级粉煤灰，减水剂为GK-3000聚羧酸高性能减水剂（石家庄市长安育才建材有限公司产品），减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%，各实施例和对比例制备的抗絮凝剂掺量为胶凝材料质量的0.05%。混凝土基准配合比如表1所示，测试结果如表2所示。空白组为没有加入抗絮凝剂的混凝土。

表1 混凝土基准配合比（kg/m

表2 混凝土的工作性能

通过对比各实施例、对比例1（市售产品）与空白组的测试结果，本发明的混凝土抗絮凝剂可以有效降低混凝土黏度，缩短倒提时间，提高混凝土的工作性能。

对比例2和实施例1相比表明不加入氧化剂的混凝土抗絮凝剂，不能对聚丙烯酰胺起到氧化裂解高分子链的作用，不能破坏混合物的絮凝状态，仅有高电荷聚合物发挥作用，因此倒提时间有所缩短，但不明显，初始和1h扩展度也较实施例1小。

对比例3和实施例1相比表明虽然加入氧化剂，具有一定的氧化作用，但是用量不足的情况下，不能完全破坏聚丙烯酰胺的分子结构，因此倒提时间较实施例1稍长。

对比例4和实施例1相比表明高价态小分子无机物的用量低，使高价态阳离子无机聚合物的含量不足，不能有效中和聚丙烯酰胺的静电，从而不能更有效消除聚丙烯酰胺的增黏作用。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。