高效混凝土增稠剂及其制备方法

高效混凝土增稠剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥混凝土材料领域，具体涉及到高效混凝土增稠剂及其制备方 法。

背景技术

近年来，中国的经济总量已经跃居世界第二位，这其中，由基础建设拉动的 部分占据了相当大的份额。全面铺开的基础建设也带来了巨大的物资消耗，例如 水泥、砂石等，这导致部分地区的资源储备已呈现极度匮乏的状态。因此，如何 利用建筑垃圾等废弃物、采矿尾矿等劣质资源，即废弃物资源化利用成为缓解这 一问题的主要途径。然而，劣质资源的大量利用为混凝土的工作性带来了一系列 问题，如和易性不良，离析、泌水等现象，严重影响工期和工程质量。从机理上 分析，混凝土浆料的粘度不足是引起和易性、包裹性不好的根本原因。

针对混凝土和易性、包裹性(坍落度)的问题，常规的解决办法有以下几种：

(1)加入缓凝剂，如白糖、麦芽糊精等缓凝剂；

(2)加入离子型或非离子型增稠剂，如聚丙烯酰胺、水溶胶等；

(3)调整增稠剂的分子量；

(4)加入引气剂，提高体系的保水性。

虽然上述几种方法某种程度上可以解决混凝土浆料粘度的问题，但都存在一 些不足之处，如缓凝剂白糖加入过多，容易引起混凝土凝结时间异常；增稠剂的 用量不合适，容易造成浆料粘度多大，流动性差；调整分子量又有可能会导致空 间位阻增大，工作性下降；加入引气剂可能会造成强度降低等问题。另外，当砂 石级配不好，特别是使用机制砂时，拌制的混凝土和易性差，泵送过程中容易出 现离析、泌水等现象，影响工程质量，因此上述方案很难解决实际工程问题。

增稠剂是一种助剂，广泛应用于涂料、印刷、化学建材等方面。现有的聚氨 酯增稠剂，是将筛选的聚乙二醇投入四口烧瓶中进行真空减压脱水处理，待脱水 合格后通氮气进行驱氧处理，加入催化剂充分搅匀，于合适的温度下滴加二异氰 酸酯的惰性溶液，通过高分子自由基溶液聚合反应生成聚氨酯预聚体，预聚体反 应后加入扩链剂进行扩链聚合，然后再加入封端剂进行疏水改性，待聚合反应完 全，游离异氰酸酯含量低于指标范围，将惰性溶剂减压脱溶处理，得到增稠剂。 通过此方法制备的疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂与国外类似产品相比，在高、中、 低剪增稠性能、流变、光泽、相容性、展性、差与热贮稳定性能等方面仍存 在不足之处。

目前，水泥混凝土领域的高效增稠剂极为缺乏。而现代混凝土的高工作性急 需性能优越，适应性广泛的增稠剂，以满足现代工程的需要。但是，目前还没有 一种适应性广泛、兼容性强、工艺简单、性能优异的增稠剂，用于提升混凝土和 易性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种可有效提高混 凝土稠度而不降低其流动性的高效混凝土增稠剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高效混凝土增稠剂，由 下列组分混合而成，所述组分及含量为：

含脂肪醇支链的环形结构聚合物80～90wt％、丙烯酸单体2～8wt％、苯丙 二烯2～8wt％、氧化剂1.0～2.0wt％、稳定剂0.5～1.0wt％、链转移剂0.3～0.5wt％；

其中，含脂肪醇支链的环形结构聚合物的化学式为或 n＝2-10，R1是-(CH₂)_mOH，m＝1-5。

按上述方案，高效混凝土增稠剂的重均分子量为10⁴-10^5.2。

按上述方案，氧化剂是双氧水或次氯酸盐。

按上述方案，稳定剂是抗坏血酸或核黄素。

按上述方案，链转移剂为巯基乙醇或巯基乙酸。

所述的高效混凝土增稠剂的制备方法，包括有以下步骤：

一、选取含脂肪醇支链的环形结构聚合物80～90wt％、丙烯酸单体2～8wt％、 苯丙二烯2～8wt％、氧化剂1.0～2.0wt％、稳定剂0.5～1.0wt％、链转移剂0.3～ 0.5wt％；

二、在50-60℃的水浴中，将含脂肪醇支链的环形结构聚合物、丙烯酸单体 一起加入并搅拌进行酯化反应，再加入苯丙二烯和氧化剂，搅拌得到均匀溶液；

三、向步骤二所得均匀溶液中，一次性加入稳定剂及链转移剂混合物，并继 续搅拌3-4小时，调节pH为中性，加入去离子水，得到高效混凝土增稠剂。

混凝土稠度与水泥浆料粘度密切相关，本发明所制备的高效混凝土增稠剂重 均分子量为10⁴-10^5.2，其主链结构中含有酯基、环形结构，侧链可含有聚氧化乙 烯基。其中高分子主链可提高体系液相粘度，酯基可在水泥水化的碱性环境下释 放出小分子醇类，可有效降低表面张力，从而减小颗粒与颗粒之间的运动阻力， 具有较好的润滑作用；酯基分解会生成羧基，吸附与水泥颗粒表面，增加颗粒与 颗粒之间粘接力；环形结构、聚氧化乙烯基较强的位阻作用，可以增加颗粒与颗 粒之间的距离，有利于水分子进入颗粒空隙，避免颗粒团聚从而减小摩擦阻力； 聚氧化乙烯基具有较强的亲水性，可吸附大量的水分子，增强体系的保水能力。

甲壳素(Chitin)的化学名称是(1-4)-2-乙酰胺-2-脱氧-β-D-葡萄糖，其存在于 许多低等动物，特别是节肢动物的外壳之中，也存在于低等植物(如真菌、藻类) 的细胞壁中。甲壳素的原料来源丰富，制备简单，在纺织、印染、造纸、食品、 医药和水处理等领域都有着广泛的应用。本发明使用的环形结构是甲壳素的衍生 物，其作为水泥颗粒与颗粒间存在的高分子链媒介，使水泥颗粒相互连接，从而 提高浆料粘度。

本发明制备的增稠剂高分子主链吸附于水泥颗粒表面，同时主链与侧链均具 有较强的亲水作用，一方面润滑颗粒表面，提供其流动性，另一方面与水分子形 成氢键，具有较好的保水性，能显著改善新拌混凝土的和易性，提高其泵送性能。

本发明与同类产品和工艺相比，具有以下主要的优点：

1.本发明的增稠剂用于水泥混凝土中，能够显著改善混凝土和易性，提高其 包裹性，增加可泵性；同时不会对减水剂造成干扰。

2.本发明根据分子设计理论，调整主链分子结构量及侧链结构，实现增稠剂 性能的可调性；

3.本发明制备工艺为的工艺简单，无滴加过程，无需加热，反应周期短，可 作为辅助材料广泛应用各种混凝土。

具体实施方式

下面的实施例1-3是对本发明技术方案的进一步描述。

实施例1-3的配比如表1所示，具体实施过程如下：

一、选取含脂肪醇支链的环形结构聚合物、丙烯酸单体、苯丙二烯、氧化剂、 稳定剂、链转移剂；

二、在50-60℃的水浴中，将含脂肪醇支链的环形结构聚合物、丙烯酸单体 一起加入并搅拌进行酯化反应，再加入苯丙二烯和氧化剂，搅拌得到均匀溶液；

三、向步骤二所得均匀溶液中，一次性加入稳定剂及链转移剂混合物，并继 续搅拌3-4小时，调节pH为中性，加入去离子水，得到高效混凝土增稠剂。

所述氧化剂是双氧水或次氯酸盐；

所述稳定剂是抗坏血酸或核黄素；

所述链转移剂为巯基乙醇或巯基乙酸；

表1实施例原材料配比

表2所得各实施例增稠剂重均分子量

编号 1 2 3

重均分子量 125000 105000 145000

对以上3个实施例的产品的评价：

水泥净浆实验按照GB:T8076-2008《混凝土外加剂匀质性试验方法》规定进 行，称取水泥500g，加入150g水；利用旋转粘度计测量净浆粘度；采用截锥圆 模测定水泥浆料初始、1h流动度数值，同时记录扩展度达到250mm所需要的时 间，实验结果如表3。从表中可以出，从相对粘度比及扩展度250mm时需要的 时间来看，合成的高效增稠剂加入0.2-0.5g可显著改善浆料粘度。

表3增稠剂性能检测评价

实验中所用水泥为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，高效增稠剂浓度为 10wt.％。

混凝土试验结果如表4所示，高效增稠剂可显著改善混凝土和易性，而不降 低1h流动性。

表4混凝土配合比

高效增稠剂浓度为10wt.％(质量百分数)。