一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂及其制备方法。


背景技术：

2.管片是盾构隧道最主要和最关键的结构部件，其性能的优劣决定了工程质量和隧道服役寿命。因此，随着我国公路、铁路、地下轨道交通的高速发展，管片质量的把控显得越来越重要。管片堪称混凝土预制构件中的“工艺品”，对其抗渗性、强度、几何尺寸、表观质量等要求都非常苛刻。而作为混凝土中不可缺的重要组份，减水剂的性能更是对其品质有着重要的影响。聚羧酸减水剂在提升盾构管片强度、缩短其凝结时间、改善管片表观质量、提高劳动生产率、降低劳动强度等方面具有很好的优势，因此得到了大量的应用。为了便于现场工人施工，管片混凝土必须具有良好的触变性。触变是指在机械剪力作用下及剪力撤除后发生的凝胶—溶胶—凝胶的等温可逆转换过程。触变性则被视为在剪应力作用下表观粘度减小，剪应力撤除后，表观粘度又恢复到原来水平的现象。然而在应用普通聚羧酸减水剂时，混凝土通过充分搅拌后，刚出机时和易性、松散性都很好，但随着时间的推移，混凝土工作性能(触变性)越来越差，很快会板结在一起，在浇筑完成前，吊斗内的混凝土就会出现黏聚在一起堵死出口的现象。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，旨在解决现有技术中采用普通聚羧酸减水剂的混凝土随着使用时间的推移，混凝土工作性能(触变性)越来越差，很快会板结在一起，在浇筑完成前，吊斗内的混凝土就会出现黏聚在一起堵死出口的问题；本发明的另一目的在于提供一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，该方法工艺简单、易操作且生产效率高。
4.本发明的目的通过以下技术方案实现：包括如下重量份的原料，
5.聚羧酸减水剂569份；水溶性锌络合物5
‑
30份；
6.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
7.b组份：还原剂1份、水100份；
8.c组份：氢氧化钠水溶液30份。
9.本发明制备的聚羧酸减水剂由于水溶性锌络合物与羧基形成了网状结构，与混凝土搅拌混合后，其混凝土具有插捣不费力、粘聚性好，成型后无差、粘皮、孔洞等性能，大大提高了新拌混凝土施工的触变性。
10.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
11.进一步地，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365份、双氧水2份、过硫酸铵1份。
12.进一步地，所述双氧水的质量分数为27.5％。
13.进一步地，所述氢氧化钠的质量分数为30％。
14.进一步地，所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
15.进一步地，所述氨水的质量分数为25％。
16.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
17.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
18.将a组份和b组份同时加入至d体系中，然后添加水溶性锌络合物得到e体系；
19.将c组份加入e体系中并加入水，使所有组份占溶液总量的40％，即得到聚羧酸减水剂。
20.进一步地，所述b组份和c组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应体系d。
21.进一步地，添加所述水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h。
22.本发明的有益效果：
23.本发明的聚羧酸减水剂由于水溶性锌络合物与羧基形成了网状结构，与混凝土搅拌混合后，其混凝土具有插捣不费力、粘聚性好，成型后无差、粘皮、孔洞等性能，大大提高了新拌混凝土施工的触变性；本发明公布的制备方法工艺简单、易操作且生产效率高。
具体实施方式
24.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
25.实施例1
26.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
27.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
28.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
29.水溶性锌络合物5份；
30.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
31.b组份：还原剂1份、水100份；
32.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
33.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
34.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
35.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
36.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应体系d，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
37.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
38.实施例2
39.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
40.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
41.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
42.水溶性锌络合物10份；
43.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
44.b组份：还原剂1份、水100份；
45.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
46.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
47.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
48.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
49.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
50.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
51.实施例3
52.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
53.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
54.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
55.水溶性锌络合物15份；
56.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
57.b组份：还原剂1份、水100份；
58.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
59.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
60.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
61.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
62.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
63.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
64.实施例4
65.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
66.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
67.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
68.水溶性锌络合物20份；
69.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
70.b组份：还原剂1份、水100份；
71.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
72.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
73.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
74.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
75.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
76.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
77.实施例5
78.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
79.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
80.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
81.水溶性锌络合物25份；
82.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
83.b组份：还原剂1份、水100份；
84.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
85.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
86.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
87.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
88.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
89.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
90.实施例6
91.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
92.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
93.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
94.水溶性锌络合物30份；
95.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
96.b组份：还原剂1份、水100份；
97.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
98.所述水溶性锌络合物的制备方法包括如下步骤：将25.92份氧化锌、45.72份碳酸铵、85.10份去离子水、51.48份质量分数为25％的氨水送入反应器进行搅拌反应，得到混合透明溶液。
99.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
100.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
101.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后添加水溶性锌络合物后继续搅拌熟化1.5h得到e体系；
102.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到聚羧酸减水剂。
103.对比例
104.现有普通的聚羧酸减水剂，包括如下重量份的原料，
105.聚羧酸减水剂569份，所述聚羧酸减水剂包括：软水200份、异戊烯基聚氧乙烯醚365
106.份、质量分数为27.5％的双氧水2份、过硫酸铵1份；
107.a组份：丙烯酸45份、巯基丙酸1.5份、软水150份；
108.b组份：还原剂1份、水100份；
109.c组份：质量分数为30％的氢氧化钠水溶液30份；
110.一种管片预制件用复合聚羧酸减水剂的制备方法，包括如下步骤：
111.将聚羧酸减水剂搅拌均匀后加热至25℃得到d体系；
112.所述a组份和b组份均匀滴加至d体系中，所述a组份滴加完毕时间为3h，所述b组份滴加完毕时间晚于a组份滴加完毕时间0.5h，且在滴加a组份和b组份的过程中不断搅拌反应d体系，然后熟化1.5h得到e体系；
113.将c组份加入e体系中并加入水，使固含量为40％，即得到普通聚羧酸减水剂。
114.将实施例1
‑
6和对比例的聚羧酸减水剂分别加入混凝土中测试其性能，混凝土的配比为：将水泥300份，粉煤灰70份，矿粉40份，砂698份，石子1126份和水145份搅拌均匀。
115.表1 实验数据分析表
116.[0117][0118]
其中坍落度是混凝土和易性的测定方法与指标，坍落度试验测定混凝土的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。坍落度是用一个量化指标来衡量其程度的高低，用于判断施工能否正常进行，其数值越大表明混凝土的流动性越差。
[0119]
从实施例1
‑
6和对比例来看，加了水溶性锌络合物形成的聚羧酸减水剂，其水溶性锌络合物加入的过多或过少，新拌混凝土的触变性均不好。过少，羧基与水溶性络合物形成的聚羧酸减水剂网络过少，新拌混凝土触变性不好
‑‑‑
插捣费力、粘聚性不好，成型后出现色差、粘皮、孔洞，而过多，网状结构过多，新拌混凝土比较硬、涩，导致成型不好，有孔洞。所以加入一定量的水溶性锌络合物形成的聚羧酸减水剂，是有利于新拌混凝土的触变性。
[0120]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。