一种混凝土减水剂的制备方法

技术领域

本发明属于混凝土添加剂技术领域，具体涉及一种混凝土减水剂的制备方法。

背景技术

混凝土，是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。在水泥拌合物作业时，为了使操作省力有效，早期脱模缩短工期，要求水泥拌合物具有高流动性，同时水泥拌合物能够有效抑制坍落度的损失，硬化初期有充分的早期强度，这就需要有一种高性能的混凝土减水剂。混凝土减水剂是指在混凝土和易性、水泥用量不变的条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土的外加剂，其通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力或立体排斥力等阻碍或破坏颗粒的絮凝结构，从而能够在节约水泥用量的同时，保证混凝土的和易性及强度。随着混凝土科学的发展，高分子化学和材料分子设计理论不断取得新进展，对混凝土减水剂提出了更高的要求。

目前，根据减水剂减水及增强能力，减水剂主要可以分为四大类：一是以木质素系为主的普通减水剂，该类减水剂多为粉状低引气性缓凝剂，具有微引气性，可提高混凝土的抗渗冻融性能。但该类减水剂的分子结构以芳香环为主，柔顺性较差。二是以萘系减水剂为代表的高效减水剂，这类减水剂以绿色环保和较高的塑性受到亲耐。但萘系减水剂受分子结构的制约，无法从根本上改善混凝土的保坍性能和掺量过大的问题。三是聚羧酸类高性能减水剂，这类减水剂具有超分散性成为目前研究的热点，发展迅猛。但其不耐硬水，会影响掺量。四是脂肪族磺酸盐类减水剂，其具有优良减水特性，其中磺酸基亲水性强，能提供强电荷，同时也能够耐硬水。脂肪族磺酸盐类减水剂是近几年发展起来的主要非萘系减水剂之一，它是以丙酮、甲醛、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等为主要原料，其生产工艺简单，生产周期短。但多以单磺酸基和双磺酸基为主，其减水性能不佳，同时原料有污染，有刺激性气味，而且不能快速进行分散，降低了减水性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前混凝土减水剂不能快速进行分散，降低了减水性的问题，提供一种混凝土减水剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:4－6进行混合，超声震荡，再加入海藻酸钠质量6－12％的添加料，搅拌均匀，升温至65－70℃，滴加海藻酸钠质量1－1.5倍的氯化钙，搅拌；

（2）在搅拌结束后，静置，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取150－180份乙醇溶液、40－50份干燥物、10－15份正硅酸乙酯、1－3份模板剂，放入反应器中，调节pH至4－5，升温，搅拌反应；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，进行煅烧，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将170－180份混合溶液、50－60份混合单体、40－50份过筛颗粒、30－35份辅助单体、20－25份增效剂、6－11份引发剂、2－5份催化剂、1－3份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温，搅拌反应，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌，静置；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温，加入增效剂及添加剂，搅拌混合，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

所述步骤（1）中添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

所述步骤（2）中模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:1－3混合而成。

所述混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:5－8混合而成。

所述混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比3－6:4－9混合而成。

所述辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:1－3混合而成。

所述增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:2－7混合而成。

所述引发剂为过硫酸钠、过氧化二苯甲酰中的任意一种。

所述催化剂为对苯磺酸。

所述添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:6－9混合而成。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以海藻酸钠作为基础原料，通过利用氯化钙的作用形成微球，其中掺杂添加料，随后与正硅酸乙酯等进行混合，在正硅酸乙酯进行水解的过程，形成的凝胶附着在微球表面，喷雾干燥，获得内核为海藻酸钙的颗粒，煅烧，通过煅烧可以使内部的海藻酸钙进行分解，形成内部空腔的多孔二氧化硅颗粒，同时添加料均匀分散在孔隙，再与混合单体等进行反应，首选利用混合单体形成减水剂，分散在多孔颗粒内部，同时利用辅助单体形成包裹材料，而且加入的增效剂被多孔颗粒进行负载，通过包裹材料进行包裹，并且与减水剂进行复配，从而得到混凝土减水剂；

（2）本发明在进行使用时，通过在混凝土进行加热混合过程中，通过混凝土内部的钙离子等离子的作用，对混凝土减水剂包裹材料进行破坏，同时使离子进行多孔颗粒内部，在离子及多孔内部带有的锰离子作用下，可以有效的使增效剂进行发泡作用，可以使减水剂快速分散在混凝土内部，有效的与混凝土进行结合，并且利用辅助单体的聚合作用，混凝土的粘结性，增强耐硬水性能，同时利用加入的添加剂进一步增加亲水性。

具体实施方式

添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:1－3混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:5－8混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比3－6:4－9混合而成。

辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:1－3混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:2－7混合而成。

引发剂为过硫酸钠、过氧化二苯甲酰中的任意一种。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:6－9混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:4－6进行混合，超声震荡15min，再加入海藻酸钠质量6－12％的添加料，搅拌均匀，升温至65－70℃，滴加海藻酸钠质量1－1.5倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置6－8h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取150－180份乙醇溶液、40－50份干燥物、10－15份正硅酸乙酯、1－3份模板剂，放入反应器中，调节pH至4－5，升温至70－80℃，搅拌反应3－5h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在800－900℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将170－180份混合溶液、50－60份混合单体、40－50份过筛颗粒、30－35份辅助单体、20－25份增效剂、6－11份引发剂、2－5份催化剂、1－3份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至100－120℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌4－6h，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置7－9h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至25－28℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合1－3h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

实施例1

添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:3混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:8混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比6:9混合而成。

辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:3混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:7混合而成。

引发剂为过氧化二苯甲酰。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:9混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:6进行混合，超声震荡15min，再加入海藻酸钠质量12％的添加料，搅拌均匀，升温至70℃，滴加海藻酸钠质量1.5倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置8h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取180份乙醇溶液、50份干燥物、15份正硅酸乙酯、3份模板剂，放入反应器中，调节pH至5，升温至80℃，搅拌反应5h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在900℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将180份混合溶液、60份混合单体、50份过筛颗粒、35份辅助单体、25份增效剂、11份引发剂、5份催化剂、3份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至120℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌6h，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置9h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至28℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合3h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

实施例2

添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:2混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:6混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比4:5混合而成。

辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:2混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:5混合而成。

引发剂为过氧化二苯甲酰。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:8混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:5进行混合，超声震荡15min，再加入海藻酸钠质量10％的添加料，搅拌均匀，升温至68℃，滴加海藻酸钠质量1－1.5倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置7h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取160份乙醇溶液、45份干燥物、13份正硅酸乙酯、2份模板剂，放入反应器中，调节pH至4.5，升温至75℃，搅拌反应4h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在850℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将175份混合溶液、55份混合单体、45份过筛颗粒、33份辅助单体、23份增效剂、9份引发剂、4份催化剂、2份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至110℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌5h，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置8h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至27℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合2h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

实施例3

添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:1混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:5混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比3:4混合而成。

辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:1混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:2混合而成。

引发剂为过硫酸钠。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:6混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:4进行混合，超声震荡15min，再加入海藻酸钠质量6％的添加料，搅拌均匀，升温至65℃，滴加海藻酸钠质量1倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置6h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取150份乙醇溶液、40份干燥物、10份正硅酸乙酯、1份模板剂，放入反应器中，调节pH至4，升温至70℃，搅拌反应3h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在800℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将170份混合溶液、50份混合单体、40份过筛颗粒、30份辅助单体、20份增效剂、6份引发剂、2份催化剂、1份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至100℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌4h，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置7h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至25℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合1h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

对比例1

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:2混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:6混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比4:5混合而成。

辅助单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸按质量比13:2混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:5混合而成。

引发剂为过氧化二苯甲酰。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:8混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:5进行混合，超声震荡15min，搅拌均匀，升温至68℃，滴加海藻酸钠质量1－1.5倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置7h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取160份乙醇溶液、45份干燥物、13份正硅酸乙酯、2份模板剂，放入反应器中，调节pH至4.5，升温至75℃，搅拌反应4h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在850℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将175份混合溶液、55份混合单体、45份过筛颗粒、33份辅助单体、23份增效剂、9份引发剂、4份催化剂、2份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至110℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌5h，加入辅助单体，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置8h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至27℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合2h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

对比例2

添加料为四氧化三铁、氯化锰按质量比15:1混合而成。

模板剂为十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸按质量比11:2混合而成。

混合溶液为乙醇、甲苯按体积比4:6混合而成。

混合单体为马来酸酐、聚乙醇单甲醚按质量比4:5混合而成。

增效剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵按质量比3:5混合而成。

引发剂为过氧化二苯甲酰。

催化剂为对苯磺酸。

添加剂为聚谷氨酸、十二烷基苯磺酸钠按质量比8:8混合而成。

一种混凝土减水剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将海藻酸钠与水按质量比1:5进行混合，超声震荡15min，再加入海藻酸钠质量10％的添加料，搅拌均匀，升温至68℃，滴加海藻酸钠质量1－1.5倍的氯化钙，待滴加完后，搅拌5h；

（2）在搅拌结束后，静置7h，冷冻干燥，收集干燥物，按重量份数计，取160份乙醇溶液、45份干燥物、13份正硅酸乙酯、2份模板剂，放入反应器中，调节pH至4.5，升温至75℃，搅拌反应4h；

（3）在反应结束后出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，在850℃进行煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将175份混合溶液、55份混合单体、45份过筛颗粒、23份增效剂、9份引发剂、4份催化剂、2份添加剂；

（4）首先将混合溶液、混合单体、过筛颗粒及催化剂放入反应器中，升温至110℃，搅拌反应6h，再加入引发剂总质量的二分之一，搅拌5h，加入剩余的引发剂，搅拌2h，静置8h；

（5）在静置结束后，氮气保护，降温至27℃，加入增效剂及添加剂，以600r/min搅拌混合2h，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得混凝土减水剂。

对比例3

脂肪族磺酸盐类减水剂。

将实施例与对比例所得的混凝土减水剂按照GB/T50081-2002标准进行测试，测试结果如表1所示

表1：

综合上述，本发明的混凝土减水剂相比于传统的减水剂效果更好，值得大力推广。