一种环保混凝土减胶剂及其制备方法与流程

本技术涉及混凝土建筑材料的，尤其是涉及一种环保混凝土减胶剂及其制备方法。

背景技术：

1、混凝土是一种由水、骨料(如砂、石)和水泥按一定比例混合而成的复合材料，在混凝土的制作过程中，会添加各种外加剂来改善其性能。其中，减胶剂是制备混凝土时加入能够改善混凝土性能的物质。

2、混凝土减胶剂，也被称为混凝土增效剂，是在保持混凝土坍落度和28天抗压强度不降低的前提下，有效减少胶凝材料的用量，具有吸附与分散作用、填充与润滑作用、缓凝作用和增强作用。

3、常用的减胶剂有聚合多元醇类减胶剂，主要成分是多元醇类混合物，这类减胶剂可以部分或全部替代传统减胶剂中的三乙醇胺等成分，具有成本低、效果好等优点。

4、聚合多元醇类减胶剂与其他混凝土外加剂(如减水剂、缓凝剂等)存在相容性问题，如果相容性不佳，可影响混凝土的性能和质量，甚至导致混凝土出现质量问题。

技术实现思路

1、为了改善聚合多元醇类减胶剂与其他混凝土外加剂存在相容性的问题，本技术提供了一种环保混凝土减胶剂及其制备方法。

2、本技术提供了一种环保混凝土减胶剂，采用如下的技术方案：

3、一种环保混凝土减胶剂，以重量份数计，包括以下原料：甲基烯丙基聚氧乙烯醚80-100份、丙烯酸20-25份、改性纤维15-20份、引发剂5-8份、改性淀粉22-26份、木质素磺酸钠8-10份、链转移剂3-5份、去离子水280-300份。

4、通过采用上述技术方案，甲基烯丙基聚氧乙烯醚的长链分子可以在混凝土的水相中形成分子吸附层，在水与固相之间形成一层界面，这层界面可以防止水泥、砂、石等颗粒之间的直接接触，从而保持混凝土颗粒之间的相对稳定，维持其流动特性。丙烯酸与水分子发生缔合反应，形成水溶性高分子，能够在混凝土中形成一种润滑层，有效降低混凝土内部的摩擦阻力，从而改善混凝土的流动性和可泵性。

5、改性纤维的表面孔隙和官能团能够使得改性纤维吸附在甲基烯丙基聚氧乙烯醚表面，能够填充混凝土的缝隙，提高混凝土的抗拉强度、耐磨性和抗冲击性。虽然改性纤维在一定程度上会降低混凝土的流动性，但改性纤维的加入可以显著提高混凝土的抗裂性和抗冲击性，改性纤维在混凝土中形成网状结构，能够有效地吸收和分散冲击力，从而提高混凝土的耐久性。引发剂引发单体聚合形成高分子聚合物，形成稳定的高分子网络结构，改善混凝土相应性能。链转移剂能够防止聚合物链之间的交联反应，保持减胶剂的流动性和稳定性。

6、改性淀粉在减胶剂中起到增稠作用，增加体系的粘度，从而有助于改善胶体的稳定性和流动性；改性淀粉在混凝土中形成微观凝胶结构，增加混凝土的柔性和变形能力，提高其抗裂性能，改善混凝土的流动性和加工性能，减少混凝土的可拌时间，并提高其早期强度。木质素磺酸钠能够与水泥颗粒发生相互作用，使水泥颗粒更加细小，并增加水泥颗粒与水之间的摩擦力，从而让混凝土中的水分更好地与水泥颗粒结合，提高了混凝土的强度和流动性。本技术中各个组分配合，不仅改善了混凝土的流动性，而且增加了混凝土的强度和耐久性。

7、优选的，所述改性纤维的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)将聚丙烯纤维分散于氢氧化钠溶液中，搅拌20-25min，水洗，然后分散于多巴胺水溶液中，搅拌1-2h，干燥，得到预处理纤维；

9、(2)将改性雕白粉分散于去离子水中，加入步骤(1)的预处理纤维和聚谷氨酸，在温度55-60℃下搅拌40-45min，干燥，得到改性纤维。

10、通过采用上述技术方案，氢氧化钠溶液对聚丙烯纤维表面进行一定程度的剥蚀，提高聚丙烯纤维的表面粗糙度和比表面积，聚丙烯纤维与多巴胺水溶液混合，利用多巴胺的自聚-黏附特性对聚丙烯纤维进行改性，具有很强的黏附性，使得改性的聚丙烯纤维能够紧密地附着在其他材料表面。

11、改性雕白粉具有减水作用，能够降低混凝土的黏稠度，提高混凝土的流动性，预处理纤维具有较好的抗裂性、抗冲击性和韧性，改性雕白粉能够负载在预处理纤维表面，提高预处理纤维的强度和耐久性，聚谷氨酸具有良好的吸湿性和生物相容性，作为增稠剂、稳定剂和保湿剂，有助于预处理纤维和改性雕白粉粘附紧密，有助于后续改善混凝土的和易性和保水性。聚谷氨酸的保水作用和改性雕白粉的减水作用可以共同改善混凝土的和易性，使其更容易施工。聚丙烯纤维的增强作用和改性雕白粉的减水作用可以共同提高混凝土的强度和耐久性，减少裂缝和提高抗裂性。得到的改性纤维后续应用于混凝土中，改善混凝土的流动性、强度和耐久性。

12、优选的，所述聚丙烯纤维、改性雕白粉和聚谷氨酸的质量比为1:0.4-0.5:0.1-0.2。

13、通过采用上述技术方案，进一步限定聚丙烯纤维、改性雕白粉和聚谷氨酸的质量比在一定范围内，得到的改性纤维具有较好的综合性能，应用于混凝土中，提高混凝土的相应性能。聚丙烯纤维具有高弹性模量、分散性好、良好的化学稳定性，改性雕白粉具有减水作用，改善混凝土的流动性，聚谷氨酸具有强大的亲水性和保水能力，聚丙烯纤维、改性雕白粉和聚谷氨酸混合具有协同作用，聚谷氨酸使得聚丙烯纤维和改性雕白粉粘附紧密，改善混凝土的抗裂性、抗折强度和冲击韧性，提高混凝土的流动性、包裹性和保水性，提高混凝土的综合性能。

14、优选的，所述改性雕白粉的制备方法，包括如下步骤：将雕白粉研磨，过筛，然后分散于去离子水中，搅拌30-35min，加入石墨烯和羟乙基纤维素，搅拌1-2h，干燥，研磨，得到改性雕白粉。

15、通过采用上述技术方案，雕白粉分散于去离子水中，形成均匀溶液，加入石墨烯和羟乙基纤维素，石墨烯具有高机械强度，有效提高体系的强度和韧性。羟乙基纤维素能显著提高混凝土的工作性能，包括保水性、粘稠性和可塑性，使混凝土更易于施工操作。石墨烯片层间的π-π相互作用力较强，容易发生团聚现象，而羟乙基纤维素的引入可以有效地阻碍石墨烯片层间的聚集，使其在去离子水中稳定分散。

16、雕白粉负载在石墨烯表面，羟乙基纤维素增加了雕白粉和石墨烯之间的粘附性，使得雕白粉稳定的负载在石墨烯表面，后续应用于混凝土中，填充混凝土的结构，减少了混凝土中的空隙和孔隙，提高混凝土的密实度和强度，与甲基烯丙基聚氧乙烯醚等原料配合，改善混凝土的流动性、提高减水效果和增强混凝土性能等方面，而且石墨烯能促进水泥复合材料的水化反应更加充分和完全，细化孔结构，提高密实度。羟乙基纤维素能够改善混凝土的流动性，使其在泵送、浇筑和振捣过程中更加顺畅，提高施工效率。

17、优选的，所述雕白粉、石墨烯和羟乙基纤维素的质量比为1g:60-70mg:0.2-0.3g。

18、通过采用上述技术方案，进一步限定雕白粉、石墨烯和羟乙基纤维素的质量比在一定范围内，雕白粉具有填充作用，使得混凝土颗粒之间的空隙减少，从而改善了混凝土的微观结构，提高混凝土的流动性，有助于混凝土在搅拌和浇筑过程中更加流畅地移动。石墨烯具有高机械强度，羟乙基纤维素具有粘性，使得雕白粉稳定的负载在石墨烯表面，后续填充混凝土的结构，提高混凝土的密实度、强度，改善混凝土的流动性。

19、优选的，所述改性淀粉的制备方法，包括如下步骤：

20、(1)将玉米淀粉分散于去离子水中，调整溶液ph为3-4，加入α-淀粉酶，在温度55-60℃下搅拌1-1.5h，降温过滤，将滤液真空干燥研磨，得到预处理淀粉；

21、(2)将改性板栗壳粉分散于去离子水中，加入步骤(1)的预处理淀粉和硅烷偶联剂，搅拌1-2h，干燥，研磨，得到改性淀粉。

22、通过采用上述技术方案，加入α-淀粉酶后，酶会作用于淀粉颗粒表面的α-1,4-糖苷键，将其水解为低聚糖或麦芽糖等小分子物质，破坏淀粉颗粒的结晶结构，改变淀粉的分子量分布和链长分布，从而改善淀粉的糊化特性、黏度和稳定性等性质。

23、改性板栗壳粉中的纤维素和木质素等成分可以为体系提供额外的结构支撑，增强材料的整体强度，淀粉可以填充板栗壳粉颗粒之间的空隙，具有一定的成膜性，覆盖在板栗壳粉颗粒表面，硅烷偶联剂可以在板栗壳粉和淀粉之间架起一座“分子桥”，将两种性质不同的材料紧密地连接在一起，提高混合体系的整体性能和粘结强度。硅烷偶联剂还可以改善板栗壳粉在淀粉溶液中的分散性，防止颗粒团聚和沉淀，从而提高混合体系的均匀性和稳定性。后续应用于混凝土中，填充混凝土中的微小孔隙，提高混凝土的密实度和强度，增加混凝土的流动性，使得混凝土更容易搅拌、浇筑和振捣。

24、优选的，所述玉米淀粉、改性板栗壳粉和硅烷偶联剂的质量比为1:0.5-0.6:0.2-0.3。

25、通过采用上述技术方案，进一步限定玉米淀粉、改性板栗壳粉和硅烷偶联剂的质量比在一定范围内，得到的混合物具有较好的综合性能。玉米淀粉在混凝土中可以增加混凝土的流动性，使得混凝土更容易搅拌、浇筑和振捣，改性板栗壳粉填充混凝土中的微小孔隙，提高混凝土的密实度和强度。硅烷偶联剂可以在板栗壳粉和淀粉之间架起一座“分子桥”，将两种性质不同的材料紧密地连接在一起，提高混合体系的整体性能和粘结强度。板栗壳粉、淀粉和硅烷偶联剂混合后会产生多种相互作用和协同效应，从提高混凝土的密实度、强度、耐久性和防水性能等。

26、优选的，所述改性板栗壳粉的制备方法，包括如下步骤：将板栗壳粉碎，过筛，然后分散于去离子水中，加入纳米二氧化钛颗粒和壳聚糖，在温度70-75℃下搅拌1-2h，干燥，得到改性板栗壳粉。

27、通过采用上述技术方案，板栗壳粉颗粒可以填充混凝土中的微小孔隙，提高混凝土的密实度和强度，纳米二氧化钛颗粒由于其小尺寸效应和表面效应，具有较好的吸附性，能够负载在板栗壳粉颗粒表面，提高板栗壳粉颗粒的力学性能、热稳定性和化学稳定性。壳聚糖具有一定的粘性，使得板栗壳粉颗粒和纳米二氧化钛颗粒粘合紧密，增加混合物的强度和稳定性。板栗壳粉、纳米二氧化钛颗粒和壳聚糖协同作用，提高混凝土的密实度、强度、耐久性和抗风化性能等。改善混凝土的和易性、提高保水性和粘结性，混合减胶剂可以减少单位混凝土中的水泥用量，从而降低混凝土的成本。

28、优选的，所述板栗壳、纳米二氧化钛颗粒和壳聚糖的质量比为1:0.3-0.5:0.1-0.2。

29、通过采用上述技术方案，进一步限定板栗壳、纳米二氧化钛颗粒和壳聚糖的质量比在一定范围内，提高混合物的强度，板栗壳可以填充混凝土中的微小孔隙，提高混凝土的密实度和强度。纳米二氧化钛颗粒可以填充混凝土中的空隙，加强混凝土的内部结构，从而提高混凝土的硬度和强度。壳聚糖具有一定的粘性，使得板栗壳粉颗粒和纳米二氧化钛颗粒粘合紧密，增加混合物的强度和稳定性。板栗壳、纳米二氧化钛颗粒和壳聚糖混合具有协同作用，提高混凝土的密实度、强度、耐久性和抗风化性能等。板栗壳、纳米二氧化钛和壳聚糖可以细化混凝土的微观结构，提高混凝土的密实性和均匀性，从而进一步提高混凝土的性能。

30、第二方面，本技术还提供了一种环保混凝土减胶剂的制备方法，包括以下步骤：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、改性淀粉、去离子水混合，在温度60-65℃下引发剂，再加入丙烯酸、改性纤维、链转移剂、木质素磺酸钠，搅拌均匀，调节ph＝6-7，得到环保混凝土减胶剂。

31、通过采用上述技术方案，采用上述制备方法，操作简单，工艺时间短，有助于提高制备环保混凝土减胶剂的生产效率，得到的环保混凝土减胶剂具有较好的力学性能和稳定性。

32、综上所述，本技术具有如下有益效果：

33、1、本技术中改性纤维的表面孔隙和官能团能够使得改性纤维吸附在甲基烯丙基聚氧乙烯醚表面，能够填充混凝土的缝隙，提高混凝土的抗拉强度、耐磨性和抗冲击性，改性纤维的加入可以显著提高混凝土的抗裂性和抗冲击性，改性纤维在混凝土中形成网状结构，能够有效地吸收和分散冲击力，从而提高混凝土的耐久性。

34、2、本技术中改性淀粉在减胶剂中起到增稠作用，增加体系的粘度，从而有助于改善胶体的稳定性和流动性，改性淀粉在混凝土中形成微观凝胶结构，增加混凝土的柔性和变形能力，提高其抗裂性能，改善混凝土的流动性和加工性能，减少混凝土的可拌时间，并提高其早期强度。

35、3、本技术中甲基烯丙基聚氧乙烯醚的长链分子可以在混凝土的水相中形成分子吸附层，在水与固相之间形成一层界面，这层界面可以防止水泥、砂、石等颗粒之间的直接接触，从而保持混凝土颗粒之间的相对稳定，维持其流动特性。