一种混凝土外加剂及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土技术领域，更具体地说，涉及一种混凝土外加剂及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土是当今建筑领域最不可缺少的建筑材料之一，在我们的生活之中无处不在，房屋、桥梁、道路、大坝和隧道等等建筑物都需要混凝土，因此，对于混凝土的要求也就越来越高，不单单只是仅限于某一种功能，如抗冻、抗寒、抗磨、耐腐蚀或强度高等等，还需要混凝土有较好的综合性能，以便于混凝土适用于各个场景。
3.一般的，为了改善和调节混凝土的性能会选择添加外加剂，目前，混凝土外加剂品种较多，功能各异。使用各种不同品种的外加剂，可以达到不同的效果，如改善混凝土的耐腐蚀性、改善混凝土的脆性、提高硬化混凝土的抗冻融性能、大幅度降低混凝土的用水量，提高混凝土强度、可补偿混凝土干缩，减少混凝土的收缩裂缝、延长混凝土的使用寿命，提高耐久性等。为了提高混凝土的减水效果，通常在混凝土中添加外加剂，但是添加外加剂虽然能达到减水的效果，同时亦引起泌水率增大的问题，影响混凝土的质量，一旦泌水率增加，会出现以下情况：一、导致混凝土表面的水灰比增大，并出现浮浆，即上浮的水中带有大量的水泥颗粒，在混凝土表面形成返浆层，硬化后强度很低，同时混凝土的耐磨性下降；二，容易导致在混凝土粗骨料、钢筋周围形成水囊，随着水分的逐渐挥发形成空隙，从而影响混凝土的致密性、骨料的界面强度以及混凝土与钢筋间的握裹力，导致混凝土整体强度的降低；三、泌水情况也破坏对混凝土的抗腐蚀能力、抗冻性能，由于泌水后出现的内部泌水通道相通，腐蚀性物质经过泌水通道到达混凝土内部，在其到钢筋表面则会形成钢筋锈蚀，以及水化产物会引起腐蚀反应而损害混凝土质量。


技术实现要素：

4.为了改善上述技术问题，本技术提供一种混凝土外加剂及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种混凝土外加剂，采用如下的技术方案：一种混凝土外加剂，该外加剂包括以下重量份的原料：减水剂母液30～40份海藻酸钠2～6份木质素磺酸盐3～7份丙烯酸钾2～5份聚乙二醇4～8份硅酸钠5～9份第一去离子水20～30份其他助剂1～3份；所述其他助剂包括消泡剂和引气剂。
6.通过采用上述技术方案，减水剂母液使混凝土具有优良的耐久性和抗冻性能，第
一去离子水和聚乙二醇作为溶剂，溶解海藻酸钠、木质素磺酸盐、丙烯酸钾和减水剂母液，搅拌均匀形成的溶液，可提高混凝土中各个组分的混合均匀度，聚乙二醇溶于水且具有良好的润滑性、保湿性和分散性，有助于混凝土颗粒的混合，混合均匀的混凝土具有良好物理性能，木质素磺酸盐对水泥的适应性强、和易性好，能有效减少坍落的可能性，海藻酸钠、丙烯酸钾和硅酸钠能够增强混凝土组分之间的粘接度，且硅酸钠强度高、耐酸性强和耐热性好，可使进混凝土具有较好强度，增强混凝土的耐腐蚀性和耐热性能，海藻酸钠使外加剂作用于混凝土时，对混凝土的缓凝性有较好的提升，引泡剂和消泡剂可减少混凝土中微小气泡的产生，提高混凝土粘接牢度，上述原料之间相互协同配合使用使得外加剂对于混凝土中的水泥具有较高效减水性，可改善混凝土组分的流动性以及降低混凝土的泌水性，进一步提高混凝土的耐腐蚀性、工作性等性能，减少混凝土开裂情况等。
7.优选的，包括以下重量份的原料：减水剂母液34～38份海藻酸钠3～5份木质素磺酸盐4～6份丙烯酸钾3～4份聚乙二醇5～6份硅酸钠7～9份第一去离子水22～26份其他助剂2～3份；所述其他助剂包括消泡剂和引气剂。
8.通过采用上述技术方案，优化外加剂中各组分的配比，进一步提高外加剂对混凝土颗粒的分散度，减少用水量，并进一步强化加入外加剂后混凝土的性能，从而使混凝土的耐腐蚀性、工作性等性能提高。
9.优选的，包括以下重量份的原料：减水剂母液35份海藻酸钠4份木质素磺酸盐5份丙烯酸钾3份聚乙二醇6份硅酸钠8份第一去离子水24份其他助剂2份；所述其他助剂包括消泡剂和引气剂。
10.通过采用上述技术方案，进一步优化外加剂中各组分的配比，使外加剂对混凝土颗粒的分散度更佳，用水量更少，进一步强化加入外加剂后混凝土的性能，从而使混凝土的耐腐蚀性、工作性等性能提高。
11.优选的，每份所述减水剂母液包括以下重量份的组分制得：聚氧乙烯基烯丙酯大单体20～25份甲基丙烯磺酸钠2～6份
丙烯酸3～6份巯基乙酸3～8份聚季铵盐0.5～1份第二去离子水50～60份碳酸氢钠缓冲溶液10～25份；所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为5～10％。
12.通过采用上述技术方案，聚氧乙烯基烯丙酯大单体、丙烯酸和巯基乙酸、甲基丙烯磺酸钠在聚季铵盐的作用下发生聚合得到聚羧酸化合物，优化酸醚比，获得分子量偏小、主链长度较短的减胶剂分子构型，该共聚物具有一定空间位阻能力，分散能力增强，可辅助其他成份分散混凝土。甲基丙烯磺酸钠具有良好的塑形能力，可促进混凝土的强度和工作性，碳酸氢钠缓冲溶液调节减水剂母液的ph值，使共聚物具有较好减胶剂分子构型，与上述原料之间相互协同配合使用，可促使混凝土具有优良的工作性和物理性能。
13.优选的，所述5～10％碳酸氢钠缓冲溶液ph为8～9。
14.通过采用上述技术方案，便于调节上述减水剂母液的ph值，使共聚物有较好减胶剂分子构型，与其他原料之间相互协同配合使用，可使混凝土具有更佳优良的工作性和物理性能。
15.优选的，所述丙烯酸用量和所述巯基乙酸的用量不超过所述聚氧乙烯基烯丙酯大单体用量的50～60％。
16.通过采用上述技术方案，优化酸醚比，使共聚物形成分子量偏小、主链长度较短的减胶剂分子构型，空间位阻能力好，更有利于提高混凝土工作性和物理性能。
17.优选的，每份所述减水剂母液的制备过程包括以下步骤：s1、按照重量份称取丙烯酸3～6份和巯基乙酸3～8份溶于第二去离子水总用量的10～20％，升温至50～60℃，搅拌，制得酸性溶液；s2、按照重量份称取甲基丙烯磺酸钠2～6份和聚季铵盐0.5～1份，第二去离子水总用量的20～30％，制得引发剂溶液，将引发剂溶液滴加至酸性溶液中，制得溶液a；s3、按照重量份称取聚氧乙烯基烯丙酯大单体20～25份，溶于第二去离子水总用量的50～70％，制得聚氧乙烯基烯丙酯大单体溶液，再将其滴加至溶液a中，在50～60℃的条件下，反应1～2h，制得溶液b；s4、按照重量份称取10～25份质量浓度为5～10％的碳酸氢钠缓冲溶液滴加至溶液b，调节ph为6.5～7.5，制得减水剂母液。
18.通过采取上述技术方案，可得到分子量偏小、主链长度较短的减胶剂分子构型，该共聚物具有良好空间位阻能力，分散能力更佳，辅助混凝土原料均匀分散，更有利于提高混凝土工作性和物理性能。
19.优选的，步骤s4中滴加完质量浓度为5～10％的碳酸氢钠缓冲溶液后，制得的减水剂母液ph为6.9～7.1。
20.通过采取上述技术方案，ph为6.9～7.1的减水剂母液可使水泥的净浆流动度提高、减水率升高和降低混凝土的含气量，进一步增强混凝土的工作性、耐寒性和耐腐蚀性。
21.第二方面，本技术提供一种混凝土外加剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
取减水剂母液，加入第一去离子水稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；取硅酸钠、海藻酸钠、木质素磺酸盐、丙烯酸钾混合，加入第一去离子水和聚乙二醇，搅拌均匀,制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入其它助剂，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
22.通过采用上述技术方案，制得的外加剂加入混凝土搅拌后，对混凝土颗粒均有良好的分散作用，提高混凝土颗粒的流动性，能大大提高混凝土的工作性，进一步增加混凝土的抗寒、耐腐蚀性，同时还减少用水量和水泥用量。
23.优选的，所述硅酸钠的用量和所述海藻酸钠的用量之和不超过减水剂母液的20～40％。
24.通过采用上述技术方案，优化硅酸钠和海藻酸钠的用量配比，使得添加外加剂的混凝土，具有优良的粘接度、强度、耐酸性、耐热性和缓凝性等性能，进一步提高混凝土的工作性。
25.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过减水剂母液、海藻酸钠、木质素磺酸盐、丙烯酸钾、聚乙二醇、硅酸钠、第一去离子水和其他助剂的复配使用，可明显地降低混凝土的泌水率，进一步改善混凝土的工作性、强度和耐久性，还使混凝土具良好的有抗冻、抗寒、防水等性能。
26.2、本技术通过优化减水剂母液、海藻酸钠、木质素磺酸盐、丙烯酸钾份、聚乙二醇、硅酸钠、第一去离子水和其他助剂的用量配比，进一步提高外加剂对混凝土颗粒的分散度，减少用水量，进一步强化加入外加剂后混凝土的性能，从而使混凝土的耐腐蚀性、工作性等性能提高。
27.3、本技术通过聚氧乙烯基烯丙酯大单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、巯基乙酸、聚季铵盐、第二去离子水和碳酸氢钠缓冲溶液的复配使用，制得的减水剂母液可促进混凝土颗粒的分散，增强混凝土的强度和工作性，进一步提升混凝土的耐腐蚀、耐酸性和减税性等性能。
具体实施方式
28.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。
29.本实施例、对比例、制备例和对比制备例中用到的材料均可市售获得，部分原料的来源和型号如下：聚氧乙烯基烯丙酯大单体购买于河北圣成隆化工有限公司，型号为002。
30.聚乙二醇购买于济南腾博化工有限公司，等级为工业级。
31.水性环氧树脂购买于山东华宜化工有限公司，型号为e44 6101。
32.硅酸钠购买于山东鑫润锦化工有限公司，型号为鑫润锦909。
33.消泡剂购买于济南骏腾化工有限公司，执行标准为国家标准。
34.引气剂购买于济南汇锦川商贸有限公司，等级为工业级。
35.减水母液的制备例制备例1一种减水剂母液，其制备过程包括如下步骤：
s1、称取丙烯酸3千克和巯基乙酸3千克溶于第二去离子水5千克，升温至50℃，搅拌均匀，制得酸性溶液；s2、称取甲基丙烯磺酸钠2千克和聚季铵盐0.5千克溶于第二去离子水10千克，制得引发剂溶液，将引发剂溶液滴加至酸性溶液中，制得溶液a；s3、称取聚氧乙烯基烯丙酯大单体20千克，溶于第二去离子水35千克，制得聚氧乙烯基烯丙酯大单体溶液，再将其滴加至溶液a中，在50℃的条件下，反应1h，制得溶液b；s4、称取质量浓度为5％的碳酸氢钠缓冲溶液10千克滴加至溶液b，调节ph为6.5，制得减水剂母液。
36.制备例2一种减水剂母液，其制备过程包括如下步骤：s1、称取丙烯酸5千克和巯基乙酸5千克溶于第二去离子水8.25千克，升温至55℃，搅拌，制得酸性溶液；s2、称取甲基丙烯磺酸钠4千克和聚季铵盐0.8千克溶于第二去离子水13.75千克，制得引发剂溶液，将引发剂溶液滴加至酸性溶液中，制得溶液a；s3、称取聚氧乙烯基烯丙酯大单体23千克，溶于第二去离子水27.5千克，制得聚氧乙烯基烯丙酯大单体溶液，再将其滴加至溶液a中，在55℃的条件下，反应1.5h，制得溶液b；s4、称取质量浓度为5％的碳酸氢钠23千克滴加至溶液b，调节ph为7，制得减水剂母液。
37.制备例3一种减水剂母液，其制备过程包括如下步骤：s1、称取丙烯酸6千克和巯基乙酸8千克溶于第二去离子水12千克，升温至60℃，搅拌，制得酸性溶液；s2、称取甲基丙烯磺酸钠6千克和聚季铵盐1千克溶于第二去离子水18千克，制得引发剂溶液，将引发剂溶液滴加至酸性溶液中，制得溶液a；s3、称取聚氧乙烯基烯丙酯大单体25千克，溶于第二去离子水30千克，制得聚氧乙烯基烯丙酯大单体溶液，再将其滴加至溶液a中，在60℃的条件下，反应2h，制得溶液b；s4、称取质量浓度为5％的碳酸氢钠25千克滴加至溶液b，调节ph为7，制得减水剂母液。
38.对比制备例对比制备例1本对比制备例与对比例3的不同之处在于：称取丙烯酸14千克溶于第二去离子水20千克，其余用量和步骤均与制备例3一致。
39.制备对比例2本对比制备例与对比例3的不同之处在于：称取巯基乙酸14千克溶于第二去离子水20千克，其余用量和步骤均与制备例3一致。
40.对比制备例3本对比制备例与对比例3的不同之处在于：用过硫酸铵替代等量的聚季铵盐，其余用量和步骤均与制备例3一致。
41.对比制备例4
本对比制备例与对比例3的不同之处在于：用质量浓度为10％的强氧化钠替代等量的碳酸氢钠，其余用量和步骤均与制备例3一致。实施例
42.实施例1一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取市售减水剂母液3.8千克，加入第一去离子水1.3千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；称取硅酸钠0.9千克、海藻酸钠0.5千克、木质素磺酸盐0.6千克、丙烯酸钾0.4千克混合，加入第一去离子水1.3千克和聚乙二醇0.6千克，搅拌均匀,制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.1千克和引气剂0.2千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
43.实施例2一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取来自制备例1的减水剂母液3千克，加入第一去离子水1千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；称取硅酸钠0.5千克、海藻酸钠0.2千克、木质素磺酸盐0.3千克、丙烯酸钾0.2千克混合，加入第一去离子水1千克和聚乙二醇0.4千克，搅拌均匀，制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.05千克和引气剂0.05千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
44.实施例3一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取来自制备例2的减水剂母液4千克，加入第一去离子水1.5千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；称取硅酸钠0.6千克、海藻酸钠0.6千克、木质素磺酸盐0.7千克、丙烯酸钾0.5千克混合，加入第一去离子水1.5千克和聚乙二醇0.8千克，搅拌均匀，制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.1千克和引气剂0.2千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
45.实施例4一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取来自制备例3的减水剂母液3.8千克，加入第一去离子水1.3千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；称取硅酸钠0.9千克、海藻酸钠0.5千克、木质素磺酸盐0.6千克、丙烯酸钾0.4千克混合，加入第一去离子水1.3千克和聚乙二醇0.6千克，搅拌均匀，制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.1千克和引气剂0.2千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
46.实施例5一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取来自制备例3的减水剂母液3.5千克，加入第一去离子水1.2千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；
称取硅酸钠0.8千克、海藻酸钠0.4千克、木质素磺酸盐0.5千克、丙烯酸钾0.3千克混合，加入第一去离子水1.2千克和聚乙二醇0.6千克，搅拌均匀,制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.1千克和引气剂0.1千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
47.实施例6本实施例与实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备例1，其余用量和步骤均与实施例5一致。
48.实施例7本实施例与实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备例2，其余用量和步骤均与实施例5一致。
49.实施例8本实施例与实施实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备对比例1，其余用量和步骤均与实施例5一致。
50.实施例9本实施例与实施实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备对比例2，其余用量和步骤均与实施例5一致。
51.实施例10本实施例与实施实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备对比例3，其余用量和步骤均与实施例5一致。
52.实施例11本对比例与实施实施例5的不同之处在于：减水剂母液是来自于制备对比例4，其余用量和步骤均与实施例5一致。
53.对比例对比例1一种混凝土外加剂，由以下步骤制得：称取来自制备例3的减水剂母液2千克，加入第一去离子水0.8千克稀释，搅拌均匀，制得第一分散液；称取硅酸钠1千克、海藻酸钠0.7千克、木质素磺酸盐0.8千克、丙烯酸钾0.6千克混合，加入第一去离子水0.8千克和聚乙二醇0.9千克，搅拌均匀，制得第二分散液；将第一分散液与第二分散液混合均匀，再加入消泡剂0.1千克和引气剂0.2千克，搅拌均匀，制得混凝土外加剂。
54.对比例2本对比例与实施实施例5的不同之处在于：用等量的羧甲基纤维素替代等量的聚乙二醇，用等量的有机膨润土代替等量的硅酸钠，其余用量和步骤均与实施例5一致。
55.对比例3本对比例与实施例5的不同之处在于：用等量的六偏磷酸钠代替丙烯酸钾，用等量的有机膨润土代替硅酸钠，其余用量和步骤均与实施例5一致。
56.对比例4本对比例与实施例5的不同之处在于：用等量的明胶代替等量的聚乙二醇，用等量
的甲基苯磺酸钠代替等量的木质素磺酸盐，其余用量和步骤均与实施例5一致。
57.对比例5本对比例与实施例5的不同之处在于：用等量的水性环氧树脂代替聚乙二醇，用等量的柠檬酸盐代替等量的丙烯酸钾，其余用量和步骤均与实施例5一致。
58.表1实施例和对比例中的减水剂母液来源实施例和对比例中的减水剂母液来源性能检测试验将上述实施例和对比例中制得的混凝土外加剂，按《普通混凝土配合比设计规程》(jgj55)设计基准混凝土配合比，配制上述不同的外加剂，得到不同的混凝土，对该混凝土进行减水率、泌水率、初始坍落度、1h坍落度、7d抗压强度，28d抗压强度测试。
59.检测方法/试验方法根据gb8076—2008测试混凝土的减水率。
60.泌水率：按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中泌水与压力泌水试验进行检测。
61.坍落度：按照gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》分别测试各
实施例和对比例制得的混凝土拌合物出机时的坍落度。
62.按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作各实施例和对比例的基准混凝土的标准试块，并测量标准试块的基准试块养护7、28天的抗压强度。
63.表2性能检测实验数据表2性能检测实验数据结合实施例1～11和对比例1～5并结合表2可以看出，实施例1～11中7d抗压强度、28d抗压强度和减水率的数值均高于对比例1～5，且实施例5的数值最高，实施例1～11中泌水率低于对比例1～5，且实施例5的数值最低，说明使用本技术的外加剂，可提高混凝土颗粒的流动性、抗泌水性、抗压强度，同时是混凝土具有良好的抗冻性和抗渗性，实施例5的效果较好。
64.另外，实施例1～11中1h坍塌度的变化小于11mm，而对比例1～5中1h坍塌度的变化大于11mm,说明本技术原料制成的混凝土外加剂，使混凝土体系粘度提高，使得混凝土初始流动性降低，同时由于体系粘度增加，使得各混凝土颗粒之间的空隙得到填充，减小了混凝土的经时坍落度和经时损失，即保证了混凝土浇筑时的流动性，保证了混凝土的工作性。
65.实施例1采用市售的外加剂，混凝土的测试结果为7d抗压强度、28d抗压强度、减水率的数值均高于对比例1～5但低于本技术实施例2～7，实施例1中泌水率低于对比例1～5但高于本技术实施例2～7，说明使用本技术制备的外加剂与混凝土配合使用，混凝土的抗泌水性、抗压强度、抗冻性和抗渗性等性能较好。
66.结合实施例5和实施例8～11，并结合表2可以看出，实施例8～11混凝土的测试结果的7d抗压强度、28d抗压强度、初始坍落度、1h坍落度和减水率数值均低于实施例5，泌水率数值均高于实施例5，说明本技术优化减水剂母液的原料配方及用量，可有效地提高混凝土的抗泌水性、抗压强度、抗冻性和抗渗性等性能较好。
67.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。