CN108585592A - 一种混凝土增效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种混凝土增效剂及其制备方法，是由聚丙烯酰胺；亚硫酸钠；多元醇；三异丙醇胺和甲酸钙；二乙烯三胺五羧酸钠；六偏磷酸钠；其余为水组成。本发明的混凝土增效剂通过高效激发水泥颗粒的分散度，促进水泥水化速度，使水泥水化更充分。降低水泥组分以粉末填充的现象，在保证混凝土的综合性能不变的同时可以有效降低了水泥组分的用量，使混凝土成本大大降低；而且通过本发明混凝土增效剂内的各组分相互协作，不仅能够提高了混凝土的早后期强度，还可以大大改善了混凝土的整体综合性能。生产过程简单，无污染排出，环保。

Description

一种混凝土增效剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土增效剂及其制备方法。

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。混凝土作为建筑材料被大量使用，到目前为止还没有出现预见性的材料能替代混凝土的应用。

生产混凝土的各组分中水泥的成本最高。水泥即粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。根据混凝土强度等级要求，在混凝土中还可以用其他活性或非活性粉状物体来代替部分水泥作为胶凝材料，如矿粉或粉煤灰等。一般情况在每方混凝土中水泥用量在150-500公斤之间，可见水泥的用量还是很大的，在混凝土中所占的成本比例最高。但是由于水泥的水化程度无法达到100％，所以在混凝土中有一部分水泥只是作为粉末填充料，对混凝土起不到加强作用。而混凝土增效剂的添加，可以使未充分进行水化反应的水泥颗粒充分反应或加速粗颗粒水泥的水化，从而可以实现在保障混凝土的基本工作性能及强度要求的同时减少水泥用量。虽然目前水泥增效剂的使用还不多，但其可以生产相同质量混凝土时节省水泥用量，降低混凝土生产成本，同时，间接地因为少用水泥从而减少水泥生产中的氮氧化物的排放和节能的作用，所以，混凝土增效剂将会被越来越多的混凝土生产单位接收，将逐步被大量地使用于混凝土的制备。这与建设资源节约型、环境友好型社会相符合。

发明内容

为了克服背景技术所述的不足,本发明提供了一种混凝土增效剂及其制备方法，该增效剂能够有效的提高混凝土抗压强度，改善混凝土工作性，有效降低水泥的用量，降低混凝土的生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种混凝土增效剂，按照重量份数计，所述水泥助磨剂由如下组分组成：一种高性能混凝土增效剂，是由以下质量百分比的原料组成的：

聚丙烯酰胺7％-12％；

亚硫酸钠4％-18％；

多元醇5％-7％；

三异丙醇胺和甲酸钙10％-15％；

二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；

六偏磷酸钠2％-4％；

余量为水。

进一步的，多元醇为乙二醇、丙二醇、二乙醇三异丙醇中的一种或多种。

进一步的，三异丙醇胺：甲酸钙为3:2。

进一步的，聚丙烯酰胺9％-10％；亚硫酸钠8％-12％；乙二醇或二乙醇三异丙醇5％-7％；三异丙醇胺6-9％；甲酸钙4％-6％；二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；六偏磷酸钠2％-4％。

进一步的，聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇和二乙醇三异丙醇6％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

进一步的，聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇4％；二乙醇三异丙醇2％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

本发明还公开了一种混凝土增效剂的制备方法，包含以下步骤：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺7％-12％；亚硫酸钠4％-18％；多元醇5％-7％；三异丙醇胺和甲酸钙10％-15％；二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；六偏磷酸钠2％-4％；余量为水。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

本发明的技术效果：

本发明的混凝土增效剂通过高效激发水泥颗粒的分散度，降低水泥组分以粉末填充的现象，充分有效利用水泥成分，同时可以加速水泥水化速度，使水泥水化更充分。在保证混凝土的综合性能不变或改善的同时可以有效降低了水泥组分的用量，使混凝土成本大大降低；而且通过本发明的混凝土增效剂内组分之间的相互协作，不仅提高了混凝土的早后期强度，而且大大改善了混凝土的整体综合性能。生产过程简单，无污染排出，环保。

具体实施方式

本发明通过提供一种混凝土增效剂及其制备方法，解决现有混凝土水泥用量多，成本较高的问题。

本发明中的技术方案总体思路如下：

一种混凝土增效剂，按照重量份数计，所述水泥助磨剂由如下组分组成：一种高性能混凝土增效剂，是由以下质量百分比的原料组成的：

聚丙烯酰胺7％-12％；

亚硫酸钠4％-18％；

多元醇5％-7％；

三异丙醇胺和甲酸钙10％-15％；

二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；

六偏磷酸钠2％-4％；

余量为水。

进一步的，多元醇为乙二醇、丙二醇、二乙醇三异丙醇中的一种或多种。

进一步的，三异丙醇胺：甲酸钙为3:2。

进一步的，聚丙烯酰胺9％-10％；亚硫酸钠8％-12％；乙二醇或二乙醇三异丙醇5％-7％；三异丙醇胺6-9％；甲酸钙4％-6％；二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；六偏磷酸钠2％-4％。

进一步的，聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇和二乙醇三异丙醇6％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

进一步的，聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇4％；二乙醇三异丙醇2％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

在混凝土成型过程中，将各种原料混合加水成型，原料中用到大量水泥，水泥作为主要粉体胶凝材料掺加进来，水泥与水结合发生水化反应，形成的水化物胶结混凝土内的各组分，并且随着水化的进程，混凝土的强度越来越高。但是水化过程中，由于部分水泥细小颗粒易团聚就容易阻碍水分进入，阻碍了内部水泥颗粒的水化，而增效剂中多元醇中的羟基具有亲油和亲水性能，能够很好的打散团聚的水泥粉末，使团聚包裹的水泥颗粒有机会被水接触。其中分子量大小不同的多元醇，其渗透力各不相同，协作互动，使大小水泥团聚颗粒均被更有效地分散，使有效水化的水泥颗粒增加，从而可以实现减少水泥用量也能够使混凝土的强度得到提高。另外，水泥用量减少，即可以相应减少混凝土中的用水量，增加混凝土的密实度，进一步提高混凝土强度。

异丙醇胺类物质可以显著提高水泥活性，促进水泥后期水化。这里优选三异丙醇胺与甲酸钙混合，三异丙醇胺提高水泥活性，甲酸钙引入钙离子，增大混凝土强度，相互协同作用大大增强水泥的强度及提高后期水化深度。控制三异丙醇胺与甲酸钙的比例，控制水化反应朝正方向进行，同时保证增强作用最大化。

同时二乙烯三胺五羧酸钠能够有效激发水泥中非活性混合材的活性，同时还能够激发混凝土中掺合料粉煤灰和矿渣微粉的活性。甲酸钙的引入无疑加大了钙离子的浓度，但是六偏磷酸钠能够与钙离子形成络合物，一方面降低水化产物中钙离子的浓度，加速水泥水化反应向正方向进行，另一方面，形成的磷酸钙类络合物三维结构能够提高水泥水化结构的致密性，从而提高混凝土的强度。

同时，二乙烯三胺五羧酸钠、多元醇甲酸钙遇水后，会形成大量的羧基和羟基，由于分子间作用力这些极性基团吸附到水泥颗粒表面，能够破坏非活性材料表面光滑、致密的Si-O-Si键和Si-O-Al键及其网络结构，使晶体结构产生缺陷，加速其解离和水化，从而能够最大限度提高混凝土的强度。这些三维大分子结构从各个方位吸附在材料表面，相互交叉，增大了混凝土成型后的早后期强度。

亚硫酸钠与生成的钙离子形成石膏增强混凝土的强度，而且进一步促进水化深度。

前期由于加入了多元醇、三异丙醇胺和甲酸钙等具有分散效果的组分，混凝土在前期加入水后这些分散组分优先与水结合充分解离，通过聚丙烯酰胺的增稠作用，使混凝土其他组分充分与解离的分散组分接触，加快混凝土成型，而且提高成型后的混凝土强度。

所以本发明的混凝土增效剂中每一组分在各自发挥个体作用同时，还可以产生协同叠加效应，使混凝土增效剂的效能达到最佳效果，能够有效提高混凝土的分散性能，使水泥粉末充分水化，降低了水泥的用量，同时提高了混凝土的强度。

实施例1：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺7KG；亚硫酸钠4KG；多元醇5KG；三异丙醇胺和甲酸钙10KG；二乙烯三胺五羧酸钠3KG；六偏磷酸钠2KG；水69KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例2：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺12KG；亚硫酸钠18KG；多元醇7KG；三异丙醇胺和甲酸钙15KG；二乙烯三胺五羧酸钠5KG；六偏磷酸钠4KG；水39KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例:3：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9KG；亚硫酸钠8KG；乙二醇2KG，二乙醇三异丙醇3KG；三异丙醇胺6KG；甲酸钙4KG；二乙烯三胺五羧酸钠3KG；六偏磷酸钠2KG；水63KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例4：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺10KG；亚硫酸钠12KG；乙二醇3KG，二乙醇三异丙醇4KG；三异丙醇胺9KG；甲酸钙6KG；二乙烯三胺五羧酸钠5KG；六偏磷酸钠4KG；水47KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例5：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇3KG，二乙醇三异丙醇2KG；三异丙醇胺6KG；甲酸钙4KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水58.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例6：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇4KG，二乙醇三异丙醇2KG；三异丙醇胺6KG；甲酸钙4KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水57.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例7：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇1KG，二乙醇三异丙醇4KG；三异丙醇胺6KG；甲酸钙4KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水58.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例8：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇6KG，二乙醇三异丙醇1KG；三异丙醇胺6KG；甲酸钙4KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水57.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例9：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇6KG，二乙醇三异丙醇1KG；三异丙醇胺1KG；甲酸钙9KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水57.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

实施例10：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺9.5KG；亚硫酸钠10KG；乙二醇6KG，二乙醇三异丙醇1KG；三异丙醇胺14KG；甲酸钙1KG；二乙烯三胺五羧酸钠4KG；六偏磷酸钠3KG；水51.5KG。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。

说明，本发明中的混合物其中的任一组分不低于1KG，即大于等于1GK。

本发明高性能水泥增效剂对混凝土抗压强度及塌落度的对比实验如下：

本实验采用机械搅拌拌制混凝土，外加剂和混凝土增效剂采用同掺法加入，搅拌时间为5-10分钟，并与不加混凝土增效剂的空白比对样进行对比。混凝土强度按照GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检验，混凝土塌落度性能按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能方法试验标准》进行检验。

比对实验时混凝土配合比(C30)如下表1所示。

表1混凝土比对实验配合比(kg/m3)

水泥	粉煤灰	分级石子	粗砂子	细砂子	水	外加剂
							280	60	923	100	860	162	2.05％

实施例1/3/5/7/9中，所有成份及比例都与空白比对实验相同，只是各实施例中加入了6‰的各水泥增效剂，各性能如下表2和表3所示。

表2力学性能实验结果

组别	7天抗压强度(MPa)	28天抗压强度(MPa)
			空白比对实验	27.3	46.7
实施例1	33.4	50.2
			实施例3	33.1	50.4
实施例5	32.8	49.7
			实施例7	32.5	51.2
实施例9	33.4	51.6

表3塌落度及和易性实验结果

从表2和表3的实验结果可以看出，在混凝土中加入本发明的增效剂后，混凝土的力学性能7天的强度平均增加了21％，而28天的强度增加了8.6％，混凝土的强度都得到了极大的提高；混凝土的初使塌落度和塌落度损失都有一定程度的改善，同时混凝土的和易性都表现良好，并稍微有一点提高。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种混凝土增效剂，其特征在于，按照重量份数计，是由以下质量百分比的原料组成的：

聚丙烯酰胺7％-12％；

亚硫酸钠4％-18％；

多元醇5％-7％；

三异丙醇胺和甲酸钙混合物10％-15％；

二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；

六偏磷酸钠2％-4％；

余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土增效剂，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、二乙醇三异丙醇中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土增效剂，其特征在于，所述三异丙醇胺：甲酸钙为3:2。

4.根据权利要求2所述的一种混凝土增效剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺9％-10％；亚硫酸钠8％-12％；乙二醇和二乙醇三异丙醇混合物5％-7％；三异丙醇胺6％-9％；甲酸钙4％-6％；二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；六偏磷酸钠2％-4％。

5.根据权利要求3所述的一种混凝土增效剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇和二乙醇三异丙醇混合物6％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

6.根据权利要求4所述的一种混凝土增效剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺9.5％；亚硫酸钠10％；乙二醇4％；二乙醇三异丙醇2％；三异丙醇胺6％；甲酸钙4％；二乙烯三胺五羧酸钠4％；六偏磷酸钠3％。

7.制备权利要求1所述的一种混凝土增效剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)按重量百分比称取各组分：聚丙烯酰胺7％-12％；亚硫酸钠4％-18％；多元醇5％-7％；三异丙醇胺和甲酸钙10％-15％；二乙烯三胺五羧酸钠3％-5％；六偏磷酸钠2％-4％；余量为水。

2)将多元醇和三异丙醇胺和甲酸钙混合搅拌均匀，得初始混合液；

3)将初始混合液和六偏磷酸钠混合，搅拌均匀，得中间混合溶液；

4)将二乙烯三胺五羧酸钠、聚丙烯酰胺及亚硫酸钠加至中间混合溶液中，搅拌均匀，即可制得高性能混凝土增效剂。