一种适用于砂石泥土含量高的减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，涉及一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，包括由异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸为单体聚合而成的玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。本发明专利技术还提供适用于砂石泥土含量高的混凝土减水剂的制备方法。本发明专利技术开发一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，使聚羧酸减水剂具有良好的分散性和分散保持性，使得减水剂可发挥其减水性能，避免混凝土拌合物自身粘度过大、坍落度保持度低、抗压强度低，对促进建筑节能材料的发展具有非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于砂石泥土含量高的减水剂及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种适用于砂石泥土含量高的减水剂及其制备方法。
技术介绍
水泥混凝土是现在工程桥梁铁路中必不可少的建筑材料，混凝土的组成通常是由水泥、砂石、矿物细粉、水和外加剂通过一定比例拌和而成的。得益于外加剂的发展，使得混凝土的各种性能越来越好，而减水剂作为外加剂中尤为重要的一种，是获得高质量、高性能混凝土作为建筑材料的绝对必要条件，更是推进了混凝土技术和理念的发展。减水剂是一种在保证混凝土易拌和的情况下，减少混凝土可接受加工性的所需用水量，或在单位用水量不变的情况下，提高混凝土拌和性和混凝土强度的外加剂。因此减水剂的出现，不仅节约了混凝土拌和运输过程中的用水量，其次低掺量的情况下便能大大提高混凝土各方面的性能。但是，近年来优质混凝土原材料紧缺，砂石资源劣化，泥土含量较高，而聚羧酸减水剂对泥土十分敏感，而泥土中主要包含蒙脱土、伊利石、高岭石等粘土矿物，尤其是蒙脱土对其影响最大。而这些粘土矿物一般是层状硅铝酸盐结构，这种特殊结构决定了粘土容易吸附浆体中的有限的减水剂和自由水，而减少了水泥颗粒的有效吸附量，使聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性下降，难以发挥其减水的性能，导致混凝土拌合物自身粘度过大，坍落度保持度低，大大限制了聚羧酸减水剂在预拌混凝土中的进一步应用；另一方面，砂石含泥量过高，影响了混凝土拌合物正常水胶比，胶材粘聚性下降，严重影响混凝土拌合物力学性能以及耐久性，更为重要的是对建筑物的寿命造成不利后果。基于以上情况，开发一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，使聚羧酸减水剂的具有良好的分散性和分散保持性，使得减水剂可发挥其减水性能，避免混凝土拌合物自身粘度过大、坍落度保持度低、抗压强度低，对促进建筑节能材料的发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有的混凝土原材料砂石泥土含量高，使得聚羧酸减水剂分散性和分散保持性下降，难以发挥其减水的性能，导致混凝土拌合物自身粘度过大，坍落度保持度低，且影响影响混凝土拌合物抗压强度的技术问题，本专利技术提供一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，使聚羧酸减水剂的具有良好的分散性和分散保持性，使得减水剂可发挥其减水性能，避免混凝土拌合物自身粘度过大、坍落度保持度低、抗压强度低，对促进建筑节能材料的发展具有非常重要的意义。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，包括由异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸为单体聚合而成的玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。更进一步的，所述玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：步骤I，玉米木糖醇马来酸酯的制备：分别将玉米木糖醇和马来酸酐溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，得到玉米木糖醇溶液和马来酸酐溶液，将玉米木糖醇溶液和马来酸酐溶液混合均匀，在80-100℃下，反应3-5h，冷却至室温，抽滤，收集滤液，浓缩，加入质量分数为20％的稀盐酸调节pH至5，使用乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩，得到玉米木糖醇马来酸酯。步骤II，玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的制备：将丙烯酸和经过所述步骤I得到的玉米木糖醇马来酸酯溶于去离子水中，得到溶液A，将吊白块和巯基丙酸溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液B，将异丁烯醇聚氧乙烯醚溶于去离子水中，加入双氧水和硫酸亚铁，搅拌10-30min，缓慢加入溶液A和溶液B，溶液A的加入时间为2.5-3.5h，溶液B的加入时间为3-4h，反应2-4h，得到玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。更进一步的，所述步骤I中玉米木糖醇和马来酸酐的摩尔比为(1-1.2):1。更进一步的，所述步骤II中异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸的摩尔比为1:(0.6-1):(3-5)。更进一步的，所述适用于砂石泥土含量高的混凝土减水剂还包括4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸，且所述4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸的质量为玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的4-6％。更进一步的，所述4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸的质量优选为玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的5％。更进一步的，所述4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸的制备方法，包括以下步骤：步骤I，4-溴甲基苄基醇/三乙胺的制备：将4-溴甲基苄基醇和三乙胺加入无水乙醇中，在70-80℃，回流反应5-9h，冷却至室温，浓缩，加入乙酸乙酯和丙酮溶液，抽滤，收集滤饼，得到4-溴甲基苄基醇/三乙胺；步骤II，4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸的制备：将所述步骤I得到的4-溴甲基苄基醇/三乙胺加入反应釜，在40-50℃下，边搅拌边加入五氧化二磷，升温至60-80℃，反应2-4h，加去离子水，反应1-3h，加入1-3mol/L碳酸氢钠溶液至pH为7-8，静置分出下层，得到4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸。更进一步的，所述步骤I中4-溴甲基苄基醇和三乙胺的摩尔比为1:(1-1.2)，乙酸乙酯和丙酮的体积比为(1-3):1。更进一步的，所述步骤II中4-溴甲基苄基醇/三乙胺、五氧化二磷和去离子水的摩尔比为2:(1-1.2):(1-2)。更进一步的，所述适用于砂石泥土含量高的混凝土减水剂的制备方法，包括以下步骤：将聚4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸和玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物加入去离子水中混合均匀，并加入质量分数为30-50％的氢氧化钠调节pH至6-7，最后补水调节固含量至40％，得到适用于砂石泥土含量高的混凝土减水剂。本专利技术的另一个目的是保护一种含有适用于砂石泥土含量高的减水剂的混凝土。本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：1、玉米木糖醇为从玉米芯用酸水解氢化得到的木糖醇，玉米木糖醇马来酸酯为玉米木糖醇和马来酸酐的酯化物，具有大量的羟基，羟基作为极性基团具有较强的亲水性，会吸附自由水，在水泥颗粒表面形成一层自由水薄膜，这层薄膜在水泥颗粒表面起润滑保湿的作用，破坏了相互絮凝的水泥颗粒，增加了水泥的分散性；传统的聚羧酸减水剂侧链上的阴离子羧酸基团与水泥浆体中的金属离子进行络合反应，抑制水化产物的生产，随着时间的推移，浆体中的羧酸根离子浓度降低，分散性能变低，本专利的侧链上还连接有玉米木糖醇马来酸酯，其酯基不断的水解产生羧酸离子，能增强减水剂的分散保持能力；玉米木糖醇马来酸酯和4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸上苯基具有较大的空间位阻，可以吸附在粘土表面，在粘土表面形成一层疏水保护膜，减少粘土对体系自由水的吸附，使得粘土不会吸水膨胀，不会降低水泥的分散性。2、水泥良好的分散性，让水泥和拌合物间充分接触，预拌出的混凝土气泡更少，水泥化产物的密度更大，所以能大幅度提高混凝土的强度；还可使得钙矾石的生长有足够的空间，从而形成空间型的钙矾石体系，玉米木糖醇马来酸酯提高分散性能的同时，增加水泥的水化反应，生成大量的硅酸钙(C-S-H凝胶)和片状的氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，包括由异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸为单体聚合而成的玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，包括由异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸为单体聚合而成的玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。


2.根据权利要求1所述的一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，所述玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：
步骤I，玉米木糖醇马来酸酯的制备：分别将玉米木糖醇和马来酸酐溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，得到玉米木糖醇溶液和马来酸酐溶液，将玉米木糖醇溶液和马来酸酐溶液混合均匀，在80-100℃下，反应3-5h，冷却至室温，抽滤，收集滤液，浓缩，加入质量分数为20％的稀盐酸调节pH至5，使用乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩，得到玉米木糖醇马来酸酯。
步骤II，玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物的制备：将丙烯酸和经过所述步骤I得到的玉米木糖醇马来酸酯溶于去离子水中，得到溶液A，将吊白块和巯基丙酸溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液B，将异丁烯醇聚氧乙烯醚溶于去离子水中，加入双氧水和硫酸亚铁，搅拌10-30min，缓慢加入溶液A和溶液B，溶液A的加入时间为2.5-3.5h，溶液B的加入时间为3-4h，反应2-4h，得到玉米木糖醇马来酸酯/异丁烯醇聚氧乙烯醚/丙烯酸共聚物。


3.根据权利要求2所述的一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，所述步骤I中玉米木糖醇和马来酸酐的摩尔比为(1-1.2):1。


4.根据权利要求2所述的一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，所述步骤II中异丁烯醇聚氧乙烯醚、玉米木糖醇马来酸酯和丙烯酸的摩尔比为1:(0.6-1):(3-5)。


5.根据权利要求1所述的一种适用于砂石泥土含量高的减水剂，其特征在于，所述适用于砂石泥土含量高的混凝土减水剂还包括4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸，且所述4-溴甲基苄基醇/三乙胺/磷酸的质量为玉米木糖醇马来酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁剑，高权，
申请(专利权)人：梁剑，
类型：发明
国别省市：湖南;43