[发明专利]一种季铵盐型混凝土抗泥剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种季铵盐混凝土抗泥剂，属于建筑材料技术领域。所述季铵盐型混凝土抗泥剂的分子结构如式Ⅰ所示：式Ⅰ中R、R'为分子量200以下的烃基或其衍生物；X、X'为Cl、Br、I。本发明还提供所述抗泥剂的制备方法：1)在惰性气氛下，将N、N、N、N‑四甲基对二苯胺和卤代烃溶解于惰性有机溶剂中；2)控制体系温度，搅拌，冷凝回流；3)减压蒸馏除去有机溶剂，加入蒸馏水即可得到季铵盐型混凝土抗泥剂的水溶液。本发明抗泥剂不用环氧类单体作为原料，且安全性较高，生产过程简便，当本发明抗泥剂用量占混凝土胶材总质量0.05～0.25wt％时，可使高含泥机制砂混凝土的减水剂掺量降低0.5％以上，并使新拌混凝土在3h内无流动性损失。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体为一种季铵盐型混凝土抗泥剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着国家基础建设力度的加强，混凝土方量逐年增长。砂石作为混凝土最主要的原材料其量也不断攀升。很多区域搅拌站因优质砂供不应求，而采用含泥量较高的机制砂进行混凝土生产。高含泥量的机制砂不仅会造成混凝土后期强度耐久性等各种性能下降，同时会使新拌混凝土的外加剂掺量提高，流动度损失加速，导致成本上涨和施工困难。

在外加剂中复配抗泥剂，是缓解上述难题最为常用的手段。目前市场上出售的抗泥剂都能一定程度上提高保坍性能，但也存在着不足，主要体现在三个方面：(1)生产过程复杂，很多厂家采用爆炸性极强环氧类单体(如环氧乙烷)作为原材料生产抗泥剂，危险性较高。(2)市售很多抗泥剂有引气效果，当用量过高时易导致混凝土后期强度下降。(3)适用范围较窄，在不同区域使用时性能表现差异性较大。

发明内容

本发明的目的在于一种季铵盐型混凝土抗泥剂及其制备方法和应用。当本发明抗泥剂用量占混凝土胶材总质量0.05～0.25wt％时，可使高含泥机制砂混凝土的减水剂掺量降低0.5％以上，并使新拌混凝土在3h内无流动性损失。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种季铵盐型混凝土抗泥剂，所述季铵盐型混凝土抗泥剂的分子结构如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中R、R'为分子量200以下的烃基或其衍生物；X、X'为Cl、Br、I。其中，R和R'可以是相同的结构，也可以是不同的结构；X和X'可以是相同的组分，也可以是不同的组分。

有机季铵盐在水相体系中可电离出季铵盐阳离子基团，该基团能中和粘土中的负电荷，并与粘土表面的K⁺、Na⁺、Ca⁺进行离子交换，通过范德华力牢固的吸附于粘土表面，形成一层保护膜，防止水分子和减水剂分子进入粘土内部。同时季铵盐的阳离子极性端空间位阻较大，可以直接深入到扩散双电层内部，直接与粘土颗粒表面的水合负电层产生静电吸附，造成少量分子占据较大表面积。空间效应造成了吸附双电层的加厚，水分子和减水剂分子在颗粒表面的吸附大为降低。季铵盐型有机物在混凝土体系中，也是由于阻止了粘土对减水剂的吸附，而具有了抗泥性能。

本发明将R、R'限定为分子量200以下的烃基或其衍生物，是为了降低季铵盐的表面活性剂效应。R、R'结构中疏水结构比例较大，而季铵盐的阳离子端属于亲水结构，当R、R'分子量较大，链长较长时会产生引气效果。因此将R、R'限定为分子量200以下。

作为本发明所述一种季铵盐型混凝土抗泥剂的一个具体实施例，所述R、R'为C原子数为1-8的烷基或醇基。进一步优选为甲烷基，乙醇基或戊烷基。

一种季铵盐型混凝土抗泥剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在惰性气氛下，将N、N、N、N-四甲基对二苯胺和卤代烃溶解于惰性有机溶剂中。反应物的某些结构可与空气中的氧气发生氧化反应(如氯乙醇在高温下可能被氧化为氯乙酸)。通入惰性气体，可排出反应釜中的空气，减少空气中的氧对反应物的影响。