本發(fā)明屬于功能型外加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的快速發(fā)展以及重大工程的不斷涌現(xiàn)，聚羧酸系減水劑的工程應(yīng)用比例越來(lái)越大，目前，其應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)萘系高效減水劑，成為混凝土尤其是高性能高強(qiáng)混凝土中不可或缺的組分，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。但是隨著近年來(lái)基建工程量的巨大，砂石骨料的開(kāi)采非常厲害，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)砂石骨料越來(lái)越緊缺，骨料劣化趨勢(shì)日益明顯。就混凝土而言，砂石骨料中的粘土是一種非常有害的組分，它影響著混凝土的工作性能、力學(xué)性能以及耐久性能，同時(shí)更是影響了減水劑的應(yīng)用性能，而對(duì)聚羧酸系減水劑性能的影響則尤為明顯，這將極大制約它的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用，不利于混凝土行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
目前，針對(duì)如何提高聚羧酸系減水劑抗泥性能的研究非常多，有學(xué)者從聚羧酸系減水劑自身的分子結(jié)構(gòu)上去設(shè)計(jì)抗泥功能，但其抗泥效果非常有限，究其原因是減水劑結(jié)構(gòu)上的改變沒(méi)有實(shí)質(zhì)上解決粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的強(qiáng)烈吸附作用。同樣有研究采取復(fù)合季銨鹽等陽(yáng)離子表面活性劑的方式來(lái)抑制粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附，雖有效果但不明顯，主要原因是其抑制粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附方式較為單一，同時(shí)未能從根本上解決粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附。因此，有必要根據(jù)粘土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及吸附機(jī)制等本質(zhì)出發(fā)，進(jìn)行粘土與聚羧酸系減水劑的相互作用研究，研制出一種可顯著改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的功能型外加劑及其使用方法，從而適應(yīng)含劣質(zhì)骨料尤其是高含泥體系的水泥基材料，以達(dá)到拓寬聚羧酸系減水劑的應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題以及現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法，解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)高含泥量的水泥基材料，依據(jù)本發(fā)明可提高聚羧酸系減水劑對(duì)水泥基材料的分散性及分散保持性能，同時(shí)對(duì)水泥基材料其他性能無(wú)不利影響。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑，其特征在于：包括組分A、組分B，其中組分A與組分B的質(zhì)量比為1.5~3.0:1。
（1）組分A為熟石灰。
（2）組分B由如下質(zhì)量百分比的原料組成：
小分子聚合物 5~25%
有機(jī)陽(yáng)離子聚合物 5~25%
大分子聚合物 0.02~0.1%
水 55~85%。
上述具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑，其進(jìn)一步特征在于：組分B中所述的小分子聚合物為為PEG4000、PEG6000、PEG8000中任意一種或一種以上的混合物。
上述具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑，其進(jìn)一步特征在于：組分B中所述的有機(jī)陽(yáng)離子聚合物為十二烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中任意一種或一種以上的混合物。
上述具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑，其進(jìn)一步特征在于：組分B中所述的大分子聚合物為陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，且分子量為1600萬(wàn)~2000萬(wàn)。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）首先將所述的具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑組分A、水泥基材料中除減水劑之外的所有組分預(yù)先拌合30秒~90秒；
（2）然后將所述的具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑組分B與聚羧酸系減水劑同時(shí)加入所述的步驟（1）水泥基材料拌合物中再拌合60秒~180秒。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明依據(jù)粘土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)聚羧酸系減水劑吸附機(jī)制出發(fā)，從吸附源頭開(kāi)始來(lái)解決粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附問(wèn)題，利用熟石灰以及水泥的水化產(chǎn)物對(duì)水泥基材料中的粘土進(jìn)行改性預(yù)處理，使得改性后的粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附量與吸附速度得到明顯的降低。
鑒于聚羧酸系減水劑屬于陰離子型高分子聚合物的特點(diǎn)，本發(fā)明就粘土的吸附特點(diǎn)，采用了小分子聚合物、有機(jī)陽(yáng)離子聚合物以及陽(yáng)離子型大分子聚合物等多種吸附介質(zhì)，這些介質(zhì)分別以插層吸附、強(qiáng)表面物理吸附及不可逆的化學(xué)吸附等多種吸附方式強(qiáng)烈的被吸附在粘土顆粒表面及層間，粘土對(duì)上述介質(zhì)的吸附均優(yōu)先于對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附。這種強(qiáng)優(yōu)先吸附方式不僅極大降低了粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附，而且還釋放出大量粘土層間水。
本發(fā)明利用陽(yáng)離子型大分子聚合物聚丙烯酰胺對(duì)水泥基材料體系具有增粘的效應(yīng)，因此添加該陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺后，體系粘度增大，依據(jù)Stokes-Einstein方程可知，隨著體系粘度的增大，溶質(zhì)在液相體系中的擴(kuò)散速率下降，同時(shí)體系液相層邊界厚度也隨之增大。兩者的變化均導(dǎo)致聚羧酸系減水劑分子在水泥基材料液相體系中的擴(kuò)散速度大大降低，從而有效的降低了聚羧酸系減水劑分子被粘土吸附的速度，有利于提高聚羧酸系減水劑的分散保持性能。
本發(fā)明間接利用了組分B與聚羧酸系減水劑后摻法的摻入方式，有效的降低了粘土及水泥對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附速度及吸附量，可顯著提高聚羧酸系減水劑的分散性及分散保持性能。
綜上可見(jiàn)，本發(fā)明利用上述多種效應(yīng)的協(xié)同作用，有效的提高了含泥體系中聚羧酸系減水劑的分散性及分散保持性能。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，通過(guò)以下具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明通過(guò)測(cè)試水泥凈漿流動(dòng)度及損失和混凝土坍落度及損失來(lái)對(duì)所制備的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。
實(shí)施例1
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A：熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG4000 5%、十二烷基二甲基芐基氯化銨15%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.06%、水79.94%。
實(shí)施例2
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A:熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG4000 5%、十二烷基二甲基芐基氯化銨20%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.04%、水74.96%。
實(shí)施例3
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A:熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG8000 5%、十二烷基二甲基芐基氯化銨15%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.06%、水79.94%。
實(shí)施例4
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A:熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG8000 5%、十二烷基二甲基芐基氯化銨20%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.04%、水74.96%。
實(shí)施例5
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A:熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG8000 20%、十二烷基二甲基芐基氯化銨20%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.02%、水59.98%。
實(shí)施例6
一種具有改善聚羧酸系減水劑抗泥性能的粘土抑制劑及其使用方法
組分A:熟石灰；
組分B各組成成分的重量百分比為：PEG8000 20%、十六烷基三甲基溴化銨20%、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.02%、水59.98%。
實(shí)施效果
本發(fā)明制備的粘土抑制劑是針對(duì)高含泥水泥基材料體系中的聚羧酸系減水劑存在分散性及分散保持性能差的問(wèn)題，且結(jié)合粘土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及吸附機(jī)制，對(duì)混凝土外加劑進(jìn)行了功能性設(shè)計(jì)，旨在能有效的降低粘土對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附，保證水泥基材料工作性能的穩(wěn)定及可控。
水泥凈漿流動(dòng)度性能對(duì)比試驗(yàn)：以對(duì)聚羧酸系減水劑吸附能力最強(qiáng)的膨潤(rùn)土作為粘土，膨潤(rùn)土內(nèi)摻摻量為3%，聚羧酸系減水劑摻固量為0.15%，組分A摻量為0.5%，組分B摻量為0.2%，水膠比為0.29。首先將水泥、膨潤(rùn)土、組分A與拌合水先拌合1min，接著添加組分B和聚羧酸系減水劑于拌合物中再拌合3min。其凈漿初始流動(dòng)度及損失試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
混凝土性能對(duì)比試驗(yàn)：水泥用量為370.5kg/m3，膨潤(rùn)土用量為9.5 kg/m3，組分A用量為1.9 kg/m3，組分B用量為0.76 kg/m3，水膠比為0.45，砂率為42%，聚羧酸系減水劑摻固量為0.15%，砂的細(xì)度模數(shù)為2.5，粗骨料為5~31.5mm連續(xù)級(jí)配。首先將水泥、膨潤(rùn)土、組分A、砂石骨料及拌合水先拌合1min，接著添加組分B和聚羧酸系減水劑于混凝土拌合物中再拌合1min。其混凝土初始坍落度及損失試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
表1 水泥凈漿流動(dòng)度及損失試驗(yàn)結(jié)果
表2 混凝土坍落度及損失試驗(yàn)結(jié)果
雖然本發(fā)明列舉了部分實(shí)施例公開(kāi)如上，但它們并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，例如對(duì)某份原料組分或工藝時(shí)間作增加或減少，但對(duì)產(chǎn)品的效果可能不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，那么這種改動(dòng)同樣屬于本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的范圍之內(nèi)。