一种混凝土触变剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土触变剂，还公开了其制备方法，制备方法包括三个步骤：步骤1，酯化：长链脂肪酸及醇胺类化合物在酸性复合催化剂作用下制得一种酯化中间体；步骤2，季铵化：所制备的酯化中间体在乙基化剂作用下得到季铵盐聚合物；步骤3，调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后高速分散得到稳定均匀的混凝土触变剂溶液。所得的混凝土触变剂触变性好，用于无砟轨道底座板时可提高混凝土的施工与使用性能，进而实现混凝土在泵送、浇筑、振捣等动态处理时，具有良好的流变性能，便于施工；在完成抹坡、收坡处理后静态放置时，具有良好的形状保持能力，便于坡度定型，即混凝土经抹坡、收坡处理后，排水或超高坡度都能够有效保持。

A thixotropic agent for concrete and its preparation method

The invention discloses a concrete thixotropic agent and a preparation method thereof. The preparation method comprises three steps: step 1, esterification: preparation of an esterification intermediate with long chain fatty acids and alkanolamines under the action of an acidic composite catalyst; step 2, quaternization: preparation of an esterification intermediate under the action of an ethylating agent. The quaternary ammonium salt polymer was obtained; Step 3, mixing: adding ultrafine powder and fiber into the quaternary ammonium salt polymer, then dispersing at high speed to get a stable and uniform thixotropic agent solution of concrete. The obtained concrete thixotropic agent has good thixotropy, which can improve the construction and service performance of concrete when used in the base slab of Ballastless track, thus realizing good rheological property and easy construction when the concrete is pumped, poured, vibrated and other dynamic treatment, and having good static placement after finishing the plastering and slope harvesting treatment. The shape preservation ability is convenient for slope setting, that is, after plastering and harvesting the concrete, the drainage or super-high slope can be effectively maintained.

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土触变剂及其制备方法
本专利技术属于建筑材料中的混凝土外加剂
，具体涉及一种混凝土触变剂，特别涉及该种触变剂的制备方法。
技术介绍
自密实混凝土简称SCC，是指拌合物具有高的流动性、间隙通过性和抗离析性，浇筑时仅靠其自重作用而无需振捣便能均匀密实成型，且硬化后具有和传统振捣混凝土相当力学性能、耐久性能以及体积稳定性的混凝土。自密实混凝土是一种高工作性的混凝土，通常混凝土的坍落扩展度＞550mm。由于自密实混凝土突出的自填充性能，适用于密集配筋、无法振捣、薄壁异性复杂以及要求无噪音施工等结构。与传统的自密实混凝土施工及控制不同的是，板式无砟轨道充填层用自密实混凝土必须具有高自流平、高抗离析、高间隙通过能力、超长距离流动能力、高体积稳定性及高耐久性的特点，这与CRTSⅢ板式无砟轨道结构有关，具体表现在：(1)CRTSⅢ板式无砟轨道充填层属于狭长的封闭板腔，施工空间狭窄，无法进行振捣密实；(2)轨道结构具有特殊的高密集配筋结构，包括板底的门形筋和充填层中的复杂钢筋网络；(3)充填层板底土工布加大了自密实混凝土的灌注阻力，流态混凝土必须具备尽可能低的屈服剪切应力和适当的塑性粘度系数，以保证在流动和充模密实成型过程的均匀性和超长距离流动能力。尤其是无砟轨道曲线段超高底座板施工中的形态与高程控制，是现场混凝土施工中的难点。为了达到设计超高，除按设计调整底座钢模板外，在混凝土浇筑振捣后，需对底座进行多次“收坡”处理。目前用于底座施工的混凝土经“收坡”处理后，静置时仍具有一定流动性，混凝土所成坡度在硬化前无法有效保持与定型，导致收坡后的排水坡度、曲线超高消失殆尽。因此需要一种高触变性混凝土：混凝土在进行泵送、浇筑、振捣等动态处理时，具有良好的流变性能，便于施工；在抹坡、收坡处理完成后静态放置时，具有良好的形状保持能力，便于坡度定型。这种高触变混凝土应具有相对较高的静态屈服应力和较低的动态屈服应力。目前国内外能够克服普通混凝土在无砟轨道底座板施工时出现的上述问题技术措施不多。专利“一种水泥基体系用触变剂及其制备方法”提供的触变剂仅能保证混凝土在大流动性条件下不离析、不泌水，不能提高新拌混凝土的坡度保持能力；专利“一种预拌砂浆保水触变剂及其制备方法”提供的触变剂仅改善砂浆的保水性和粘聚性，也不能提高新拌砂浆的坡度保持能力，且不适于底座板混凝土的应用。因而，针对上述问题，专利技术出一种混凝土触变剂，用于无砟轨道底座板时可提高混凝土的施工与使用性能，进而实现混凝土在泵送、浇筑、振捣等动态处理时，具有良好的流变性能，便于施工；在完成抹坡、收坡处理后静态放置时，具有良好的形状保持能力，便于坡度定型，即混凝土经抹坡、收坡处理后，排水或超高坡度都能够有效保持，从而为现场解决上述底座施工问题提供简单、有效、可靠的技术途径。常用的触变剂如纤维素醚、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、黄原胶、温轮胶等，均存在掺量高、触变性能一般、与减水剂相容性差、混凝土粘性大、流动性损失快等问题，不能完全满足高触变性混凝土的需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种混凝土触变剂来制备高触变性混凝土，解决普通混凝土在硬化前无法有效保持与定型，导致底座板设计超高不满足要求及排水坡度不能顺利实现以及处理起来费工、费时、费力等难题。本专利技术涉及一种混凝土触变剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)酯化：长链脂肪酸及醇胺类化合物在酸性复合催化剂作用下制得一种酯化中间体；(2)季铵化：所制备的酯化中间体在乙基化剂作用下得到季铵盐聚合物；(3)调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后高速分散得到稳定均匀的混凝土触变剂溶液。更具体的，包括以下步骤：(1)酯化：向容器中加入长链脂肪酸及醇胺类化合物并加热至60℃～80℃搅拌溶解，加入酸性复合催化剂并继续搅拌一段时间；除去容器中的氧气；搅拌升温至90℃～100℃回流，反应至无水分产生，停止反应即得酯化中间体；(2)季铵化：向容器中加入制备的酯化中间体，边搅拌边加热至50℃～70℃，滴加乙基化剂，在20分钟～60分钟内恒速滴完；滴完后继续在50℃～70℃保温2小时～4小时；加水冷却，得到季铵盐聚合物；(3)调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后在转速为600rpm～900rpm下高速分散15分钟～30分钟，得到稳定均匀的混凝土触变剂。所述酯化步骤中：加入酸性复合催化剂并继续搅拌15分钟；通入氮气除去容器中的氧气。所述季铵化步骤中：加水冷却至30℃。本专利技术公开一种混凝土触变剂，反应原料的重量份数如下：所述长链脂肪酸为硬脂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸或豆蔻酸的一种。所述醇胺类化合物为三乙醇胺、二乙醇胺或乙醇胺中的一种。所述复合酸性催化剂为对氨基苯磺酸、对甲苯磺酸及亚磷酸中的一种以上的混合物，其用量为长链脂肪酸与醇胺类化合物质量之和的0.2～0.4％。所述乙基化剂为硫酸二乙酯，其摩尔比为n(硫酸二乙酯)：n(酯化物)＝0.7～1.0/1。所述超细粉体为气相法二氧化硅，其比表面积为110m2/g～300m2/g，平均粒径为8nm～20nm。所述纤维为木质素纤维，其长度为200μm～500μm。采用本专利技术的混凝土触变剂制备的高触变性混凝土具有以下优点：(1)在提高新拌混凝土静态屈服应力的情况下，降低了动态屈服应力，新拌混凝土坡度保持能力得以改善。(2)用于无砟轨道底座板浇筑施工，在施工性能无明显变化的情况下，硬化后的曲线段超高坡度、排水坡度等保持率在95％以上，明显优于普通混凝土。这有利于确保底座板乃至其上充填层的施工质量以及服役性能。(3)该混凝土在动态处理时，具有良好的流变性能，便于施工；在静态放置时，具有良好的形状保持能力，便于坡度定型，即混凝土经抹坡、收坡处理后，排水或超高坡度都能够有效保持，从而为现场解决上述底座施工问题提供简单、有效、可靠的技术途径，进而确保了无砟轨道底座板的施工质量与效率。综上所述，本专利技术通过采用触变剂制备高触变性混凝土以改善混凝土施工质量，提高用于底座板混凝土的施工与使用性能，进而实现混凝土在泵送、浇筑、振捣等动态处理时，具有良好的流变性能，便于施工；在完成抹坡、收坡处理后静态放置时，具有良好的形状保持能力，便于坡度定型，即混凝土经抹坡、收坡处理后，排水或超高坡度都能够有效保持，具有施工快捷、成本经济、耐久环保、实用可靠、适用性高等诸多优势，技术经济性显著，具有广阔的应用前景。具体实施方式以下用具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。实施例1(1)酯化：向装有温度计、搅拌器、恒压漏斗、氮气导入管、回流冷凝器的四口烧瓶中加入226.0份硬脂酸及183.8份二乙醇胺并加热至75℃～80℃搅拌溶解，加入0.62份对甲苯磺酸和0.58份亚磷酸并继续搅拌15分钟；通氮气除去体系中的氧气；搅拌升温至90℃～100℃回流，反应3小时～4小时至无水分产生，停止反应即得酯化中间体。(2)季铵化：酯化中间体边搅拌边降温至65℃～70℃，滴加85.8份硫酸二乙酯，在25分钟～30分钟内恒速滴完；滴完后继续在65℃～70℃保温3小时～3.5小时；加水500份并搅拌冷却至30℃。(3)调配：在季铵盐聚合物中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土触变剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，酯化：长链脂肪酸及醇胺类化合物在酸性复合催化剂作用下制得一种酯化中间体；步骤2，季铵化：所制备的酯化中间体在乙基化剂作用下得到季铵盐聚合物；步骤3，调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后高速分散得到稳定均匀的混凝土触变剂溶液。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土触变剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，酯化：长链脂肪酸及醇胺类化合物在酸性复合催化剂作用下制得一种酯化中间体；步骤2，季铵化：所制备的酯化中间体在乙基化剂作用下得到季铵盐聚合物；步骤3，调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后高速分散得到稳定均匀的混凝土触变剂溶液。2.根据权利要求1所述的混凝土触变剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，酯化：向容器中加入长链脂肪酸及醇胺类化合物并加热至60℃～80℃搅拌溶解，加入酸性复合催化剂并继续搅拌一段时间；除去容器中的氧气；搅拌升温至90℃～100℃回流，反应至无水分产生，停止反应即得酯化中间体；步骤2，季铵化：向容器中加入制备的酯化中间体，边搅拌边加热至50℃～70℃，滴加乙基化剂，在20分钟～60分钟内恒速滴完；滴完后继续在50℃～70℃保温2小时～4小时；加水冷却，得到季铵盐聚合物；步骤3，调配：在季铵盐聚合物中加入超细粉体、纤维后在转速为600rpm～900rpm下高速分散15分钟～30分钟，得到稳定均匀的混凝土触变剂。3.根据权利要求2所述的混凝土触变剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国新，祝烨然，徐志峰，杜志芹，崔征，付丹华，
申请(专利权)人：安徽瑞和新材料有限公司，南京瑞迪高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34