[发明专利]一种抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和在混凝土中的应用

说明书

本发明属于复配型聚羧酸减水剂的抗泥技术领域，公开了一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法和在混凝土中的应用，特别是含泥净浆中的应用。本发明减水剂由包括100质量份聚羧酸减水剂与0.01～5质量份季铵化木质素磺酸盐抗泥牺牲剂组成的复配物；所述季铵化木质素磺酸盐抗泥牺牲剂由包括以下步骤的方法制备得到：往碱性木质素磺酸盐溶液中加入季铵化试剂、碱，加热反应，得到季铵化木质素磺酸盐。本发明减水剂能显著提高含泥水泥净浆流动度，如坍落度或扩展度，有明显的抗泥特性，且分散性能优异，成本低廉，可应用于混凝土领域。其中的季铵化木质素磺酸盐抗泥牺牲助剂与聚羧酸协同发挥作用，在相同掺量下，加入牺牲剂后的产品分散性能更佳。

技术领域

本发明属于复配型聚羧酸减水剂的抗泥技术领域，特别涉及一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法和在混凝土中的应用，特别是含泥净浆中的应用。

背景技术

混凝土是当今社会应用量最大、应用范围最广泛的建筑材料。在基础设施建设中，为了得到高性能的混凝土，通常会向其加入高性能减水剂。在20世纪80年代，聚羧酸减水剂(PCE)作为新一代混凝土外加剂应用在混凝土中。聚羧酸减水剂是由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增塑、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂，它们可以显著降低水灰比，改善流动性能，压缩强度和混凝土的耐久性。

骨料是混凝土的重要组分，砂石在混凝土中的体积率约为60～70％。随着建筑业的发展，优质骨料逐渐消耗殆尽，目前生产混凝土的砂石含泥量较高。泥的主要成分是粘土，粘土的层状结构对聚羧酸减水剂具有超强的吸附能力使水泥的分散性能下降，进一步损害新拌混凝土的工作性以及构筑物的后期强度和结构稳定性。其原因是聚羧酸分子中的PEO侧链容易插入粘土的铝硅酸盐层之间形成无效吸附导致，聚羧酸减水剂丧失其对水泥的分散性能。

为了降低粘土对混凝土的负面影响，通常采取四种可选择方案。第一、是选择不含泥的优质骨料。第二、改变减水剂的种类，通过使用第一类或者第二类与泥相容性好的减水剂。第三、增大聚羧酸减水剂的用量。第四、加入牺牲剂。由于环境和生产成本的限制，一般来说选用不含泥优质骨料和提高聚羧酸减水剂用量会大大提升生产成本。而如果选择第一或者第二类减水剂，往往因为减水率不够而达不到所需的性能。粘土粒子具有选择吸附性，可以通过加入一种在粘土表面吸附力强，价格低廉、易得的牺牲剂，减少粘土对聚羧酸减水剂的吸附，提高其分散能力。

木质素是仅次于纤维素的地球上第二个最丰富的和可再生的资源。地球上的植物每年通过光合作用可合成大约1500亿吨木质素，而如今主要来源于制浆造纸废液和生物乙醇的工业木质素，每年大约会产4×10⁷～5×10⁷t。但是只有不足10％的木质素得到了有效利用，90％以上的木质素都会被直接烧掉，既污染环境，又浪费资源。酸法制浆废液中的木质素磺酸盐(LS)是工业木质素的主要应用形式，被广泛用作混凝土减水剂、农药分散剂和染料分散剂等。作为减水剂，LS对新鲜混凝土具有有利的保水性和可维护性，因为它具有三维网络结构、引气性能和阻滞性能。本发明先以木质素磺酸盐为原料通过季铵化反应获得一种抗泥牺牲剂，然后与传统型聚羧酸减水剂通过简单复配制备抗泥型聚羧酸减水剂，并将其应用在含泥净浆、砂浆、混凝土体系中，克服传统聚羧酸减水剂在含泥体系中分散性差的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术中传统聚羧酸减水剂在含泥混凝土体系中的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种抗泥型聚羧酸减水剂。本发明的减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)与抗泥牺牲剂的复配物。所述的抗泥牺牲剂为季铵化木质素磺酸盐(QL)。

本发明另一目的在于提供一种上述抗泥型聚羧酸减水剂的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述抗泥型聚羧酸减水剂在混凝土中的应用，特别是含泥浆料中的应用。当聚羧酸掺量为0.10％时，复配使用的QL能提高含蒙脱土浆体的流动度，这是由于QL在蒙脱土上的吸附比木质素磺酸盐要强得多，QL可作为专门的牺牲剂使用，这种复配的抗泥型聚羧酸减水剂特别适用于含泥的水泥净浆、砂浆和混凝土。