[发明专利]一种硅烷改性抗黏土型减水剂的制备及抗黏土性能评价方法

说明书

一种硅烷改性抗黏土型减水剂的制备及抗黏土性能评价方法，它属于混凝土外加剂优化设计领域。本发明解决了聚羧酸减水剂抗黏土能力差，进而影响聚羧酸减水剂在含黏土环境中的减水效果的问题，本发明添加硅烷偶联剂合成改性聚羧酸减水剂，以提高含黏土环境下聚羧酸减水剂的工作效率。从分子结构上考虑，硅烷官能团中的C＝C双键可与不饱和化合物发生加聚反应，这种加聚反应的反应要求与聚羧酸减水剂合成过程相同，因此硅烷官能团具有接枝在普通聚羧酸减水剂主连上的可能性。合成后的带有硅烷侧链的改性聚羧酸减水剂能与黏土类无机物质表面发生化学键合，避免与黏土的插层吸附，使黏土对聚羧酸减水剂性能的影响显著降低。本发明可以用于优化减水剂。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂优化设计领域，具体涉及一种硅烷改性抗黏土型减水剂的制备及抗黏土性能评价方法。

背景技术

聚羧酸减水剂具有高减水、高保坍、低收缩、分子结构可调性强等特点，掺加聚羧酸减水剂是实现混凝土性能提升的关键技术途径。然而在实际应用中，聚羧酸减水剂对骨料含黏土量十分敏感，尤其是蒙脱土易插层吸附聚羧酸减水剂，降低减水剂的工作性能，对掺加聚羧酸减水剂的混凝土新拌流动性能造成恶劣影响。例如，干旱少雨地区或大量应用机制砂的区域，骨料中较高含量的黏土会显著影响聚羧酸减水剂的保坍和减水能力，以至于降低混凝土的新拌流动度，并导致施工浇筑困难。

为了提升聚羧酸减水剂的抗黏土能力，可以掺加抗黏土牺牲剂或重新设计聚羧酸减水剂的分子结构。掺加抗黏土牺牲剂的方法，可以在聚羧酸减水剂吸附黏土前，优先用牺牲剂吸附黏土；而重新设计聚羧酸减水剂的分子结构的方法，可以获得改性聚羧酸减水剂，避免与蒙脱土等黏土的插层吸附。与前一种方法相比，改性聚羧酸减水剂具有更好的黏土耐受性和更便捷的施工操作性。

综上所述，为解决聚羧酸减水剂抗黏土能力差的问题，以提升聚羧酸减水剂在含黏土环境中的减水效果，对聚羧酸减水剂进行改性是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为解决聚羧酸减水剂抗黏土能力差，进而影响聚羧酸减水剂在含黏土环境中的减水效果的问题，而通过对减水剂的分子结构进行优化，结合常温自由基聚合法生成一种新型改性聚羧酸减水剂。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面，一种硅烷改性抗黏土型减水剂的制备方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、称量合成减水剂所需的原料，原料包括去离子水、甲基丙烯聚氧乙烯醚、丙烯酸、硅烷偶联剂、过硫酸铵、巯基乙醇和氢氧化钠；其中：

甲基丙烯聚氧乙烯醚与丙烯酸的质量比为(8.95～9.05):1，过硫酸铵和巯基乙醇分别为总单体质量的0.42～0.43％和2.2～2.3％；

步骤二、利用步骤一中称量的原料，采用自由基聚合法合成硅烷改性抗黏土型减水剂。

基于本发明的另一个方面，一种硅烷改性抗黏土型减水剂的抗黏土性能评价方法，所述方法利用X射线衍射计算蒙脱土吸附改性聚羧酸减水剂前后的层间距变化量；其具体为：

步骤1、将3克蒙脱土与硅烷改性聚羧酸减水剂溶液混合，得到悬浮液，其中，硅烷改性聚羧酸减水剂溶液的浓度为2克/升；

步骤2、向步骤1获得的悬浮液中加入氢氧化钠，获得pH＝12的溶液；

步骤3、对步骤2获得的溶液搅拌12分钟，搅拌后静置2小时，再以6000转/分钟的速度离心4分钟；

步骤4、离心步骤3中所得固体，将所得固体在温度为T₁的真空干燥器中干燥至恒重，并研磨成粉末；

步骤5、采用X射线衍射仪测量粉末的晶面衍射峰2θ值；

步骤6、通过布拉格公式计算蒙脱土的层间距：

nλ＝2dsinθ