利用紙漿廢液製作混凝土減水劑的製作方法
2023-06-13 08:18:01
專利名稱：利用紙漿廢液製作混凝土減水劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及到製備混凝土減水劑的技術範疇，具體地講，涉及到利用紙漿廢液或化纖廢液製作混凝土高效減水劑的技術範疇。
隨著建築業的迅速發展，混凝土外加劑的應用越來越得到重視，它已成為現代混凝土的重要組成之一。混凝土減水劑是混凝土外加劑的一種主要種類。目前，國內外生產的混凝土減水劑品種繁多，國內目前生產的混凝土減水劑按原料歸類主要有紙漿廢液系混凝土減水劑和磺化煤焦油系混凝土減水劑兩大類。從混凝土減水劑的性能指標來看，磺化煤焦油系混凝土減水劑屬混凝土高效減水劑，而紙漿廢液系混凝土減水劑屬混凝土普通減水劑。磺化煤焦油系混凝土減水劑的主要成份是芳香族磺酸鹽或芳香族磺酸鹽甲醛縮合物以及一部分雜環化合物。這類混凝土減水劑的性能較好，均為高效減水劑。但由於它們均是通過合成途徑製取的，使用的原材料品種也比較多，其中許多物質是化工生產的原材料，而且生產工藝複雜。因此這類混凝土減水劑的成本較高，同時，生產這類混凝土減水劑時所需的原材料時常受到化工廠生產的限制。
紙漿廢液系混凝土減水劑的主要有效成份是紙漿廢液中的各類木質素衍生物，其作為水泥分散劑已有五十多年的歷史，早期是直接使用以木質素鹽為主要成份的紙漿廢液作為混凝土減水劑的。六十年代開始使用經脫醣(發酵提出酒精)後的紙漿廢液製備混凝土減水劑，其工藝流程如下紙漿廢液→發酵提取酒精→濃縮 →噴霧乾燥→成品或香蘭素 含固10～50% 200℃
不論是直接使用以木質素鹽為主要成份的紙漿廢液作為混凝土減水劑，還是經脫醣的紙漿廢液製備的混凝土減水劑，其性能指標均在混凝土普通減水劑的範疇，其缺點是混凝土拌合物減水率低，只達到7～9%範圍，混凝土抗壓強度提高得少，尤其是早期抗壓強度，與同齡期末摻外加劑的空白混凝土相比(抗壓強度比值)1天80～90%;3天100～110%;7天105～115%;28天100～110%。因此紙漿廢液系混凝土減水劑的應用範圍受到了限制。七十年代末，八十年代，由於如磺化煤焦油系混凝土減水劑等混凝土高效減水劑因其原材料短缺，價格較高而影響了混凝土高效減水劑的推廣應用。為擴大混凝土高效減水劑的生產品種，各國相繼開始研究如何將原材料來源豐富、價廉的含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液製備成混凝土高效減水劑的技術途徑。目前人們普遍認為，紙漿廢液系混凝土減水劑減水率低和混凝土抗壓強度提高得少的原因是由於紙漿廢液系混凝土減水劑本身具有的緩凝及引氣作用造成的。因此，要提高紙漿廢液系混凝土減水劑性能，必須克服其緩凝及引氣缺點。為解決這個問題，在英國採用的方法有利用超濾設備除去低分子量碳水化合物和低分子量木質素鹽;採用離子交換法製備納鹽;在生產過程中儘可能提高木質素鹽的磺化程度;加大其摻量作混凝土高效減水劑使用。另外還有將紙漿廢液與無氯促凝劑複合後作混凝土高效減水劑使用。蘇聯以紙漿廢液製作混凝土高效減水劑的改性研究，探索了比較好的兩種改性方法1.利用氫氧化鈣或各種電解質作沉澱劑，使紙漿廢液中的一部分高分子組分吸附沉澱，以減少混凝土減水劑中高分子組分的木質素鹽，達到降低其緩凝性的目的。蘇聯HNЛ-20混凝土減水劑就是用此法對紙漿廢液進行改性的，採用的吸附劑是波特蘭水泥。清除了高分子的木質素磺酸鹽，使其具有高效塑化功能，並可降低緩凝。但其中低分子組分的引氣性過大，而使此法有一定的局限性。
2.降低引氣性。有兩種途徑(1)清除低分子組分;(2)加入少量(約為濃縮劑乾重的1～3%)改性劑(調節引氣量試劑)，以降低引氣量。如蘇聯HNЛ-21混凝土減水劑即以正丁醇為改性劑製備而成，其性能近似於混凝土高效減水劑。
此外，還有用甲醛、重鉻酸鉀改性紙漿廢液;用物理化學方法改性紙漿廢液，即將其水溶液與苛性鈉一起強烈攪拌來製作混凝土高效減水劑;或分離紙漿廢液中的木質素鹽的伴生成分，並將其轉變成納鹽，以進行改性;將紙漿廢液摻量加大，並與硫酸納複合使用等等。
在上述改善紙漿廢液系混凝土減水劑性能的方法中，不論是採取降低緩凝性也好，還是降低引氣性也好，不僅使生產工藝複雜，而且對混凝土減水劑性能並沒有顯著提高。根據目前檢索檢索資料，採用含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液製備的混凝土減水劑，其性能均未達到我國GB8076-87中混凝土高效減水劑的標準要求。尤其是對混凝土早期抗壓強度未有較大提高。
本發明的目的就是要提高紙漿廢液系混凝土減水劑對混凝土的減水率和抗壓強度，特別是早期強度。
實現本發明的具體方法是首先選用含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液、脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚、烷基醇醯胺、糖密、葡萄糖酸鈣、酒石酸、酒石酸納、檸檬酸、檸檬酸納、葡萄糖酸、水楊酸、硫酸納、硫化硫酸納、亞硝酸納、硫酸鋁、鉻酸鹽、甲酸鈣、尿素為原料配製本發明的混凝土減水劑。其生產工藝為將含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(最好是經過提醣的廢液)濃縮至固含量40～60%，再加入由脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的任何一種或多種與水配製成的濃度為10～40的水溶液，混合攪拌0.5～2小時，操作期間溫度控制在5～70℃範圍。這樣即製成液體的混凝土減水劑。也可將其烘乾製成粉末狀的混凝土減水劑。若根據需要製成提高緩凝性(與空白混凝土相比，可延緩凝結時間2～4小時的混凝土減水劑，可在製成液體的混凝土減水劑中再加入固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸鈣、酒石酸、酒石酸納、檸檬酸、檸檬酸納、葡萄糖酸及水楊酸中的一種或多種代替)進行攪拌0.5～1小時。若根據需要製成提高混凝土早期強度性能(與空白混凝土相比值1天160～200%;3天130～180%;7天120～140%;28天110～130%)的減水劑，應在將製成液體的混凝土減水劑烘乾成粉末狀之後，再加入硫酸納(可用硫代硫酸納、亞硝酸納、硫酸鋁、鉻酸鹽、甲酸鈣及尿素中的一種或多種代替)混磨拌合均勻即可。
本發明的紙漿廢液系混凝土減水劑的配方如下(重量比)實例1含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%) 30～90%;
脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 1～10%;
水 0～69%。
實例2含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%) 24～86%;
脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、或聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 1～9.6%;
水 0～72%;
糖密(固含量50%)(可用葡萄糖酸鈣、酒石酸納、檸檬酸、檸檬酸納、葡萄糖酸及水楊酸中的一種或多種代替) 1～20%。
實例3含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%) 7.5～31.5%;
脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 0.2～3.5%;
水 0～17.2%;
硫酸納(可用硫代硫酸納、亞硝酸納、硫酸鋁、鉻酸鹽、甲酸鈣、及尿素中的一種或多種代替) 65～85%。
採用本發明方法製作的紙漿廢液系混凝土減水劑，其指標可達到GB8076-87中高效減水劑標準要求。其特點是高效、緩凝、抗滲、並可加速混凝土強度的增長。
採用實例1配方製作的減水劑及用其配製的混凝土性能如下1.比重1.23±0.02(20℃)2.引氣量1～2%(取決於砂子調配及用水量)3.摻水0.3～0.6%(水泥重量計)4.減水率混凝土8～15%;
砂漿15～25%。
5.冰點凍融後，經攪拌仍可使用。
6.大幅度提高混凝土拌合物的坍落度，大約為10釐米。
7.和易性良好，即使坍落度22釐米時，砂漿與石子也不分層、不離折。
8.提高混凝土強度(與同齡期空白混凝土相比值)現澆混凝土1天 120～150%;
3天 120～140%;
7天 120～140%;
28天 110～130%。
蒸養混凝土蒸養後 120～140%;
蒸養後養護28天 110～130%。
9.保持相同坍落度及強度的現澆混凝土可節約水泥10～15%;蒸養混凝土可節約水泥10%。
10.與空白混凝土相比，可延緩凝結時間1～2小時。
11.摻本發明的液體混凝土減水劑，不需採取骨料級配法和其它措施就可配製一般抗滲混凝土。
12.當在砂漿中摻入0.5%的本發明的混凝土減水劑，3天強度可提高30～50%，7天強度提高20～40%，28天強度提高20～40%。
採用實例2配方製作的減水劑及用其配製的混凝土的主要性能1.減水率混凝土 8～15%;
砂漿 15～25%。
2.提高混凝土抗壓強度(與同齡期空白混凝土相比值)現澆混凝土3天 120～140%;
7天 120～140%;
28天 110～130%。
3.與空白混凝土相比，可延緩凝結時間2～4小時。
採用實例3配方製作的減水劑及用其配製的混凝土的主要性能1.減水率混凝土 8～15%。
2.提高混凝土抗壓強度(與同齡期空白混凝土相比值)。
現澆混凝土1天 160～200%;
3天 130～180%;
7天 120～140%;
28天 110～130%。
蒸養混凝土蒸養後 120～150%;
蒸養後養護28天 110～130%。
本發明的混凝土減水劑與已有的紙漿廢液系混凝土減水劑相比，對混凝土的抗壓強度，特別是早期強度和減水率有顯著的提高，並可在蒸養混凝土中得到廣泛應用。本發明的混凝土減水劑，其原料豐富、價格低廉、生產工藝也較簡單、是一種非常有發展前途的混凝土減水劑。
權利要求
1.一種利用紙漿廢液或化纖廢液製作的混凝土減水劑，其特徵在於它的生產工藝為將含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(最好是經過提醣的廢液)濃縮至固含量40～60%，再加入由脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的任何一種或多種與水配製成的濃度為10～40%的水溶液，混合攪拌0.5～2小時，操作期間溫度控制在5～70℃範圍。這樣即製成液體的混凝土減水劑。
2.根據權利要求1所述的利用紙漿廢液或化纖廢液製作混凝土減水劑的生產工藝，其特徵在於在製成液體的混凝土減水劑中再加入固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸鈣、酒石酸、酒石酸納、檸檬酸、檸檬酸納、葡萄糖酸及水楊酸中的一種或多種代替)進行攪拌0.5～1小時。
3.根據權利要求1所述的利用紙漿廢液或化纖廢液製作混凝土減水劑的生產工藝，其特徵在於將製成液體的混凝土減水劑進行烘乾成粉末狀，再加入硫酸納(可用硫代硫硫酸納、亞硝酸納、硫酸鋁、鉻酸鹽、甲酸鈣及尿素中的一種或多種代替)混磨拌合均勻。
4.根據權利要求1所述的混凝土減水劑，其特徵在於配方為(重量比)含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%) 30～90%;脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸脂、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 1～10%;水 0～69%
5.根據權利要求2所述的混凝土減水劑，其特徵在於配方為(重量比)含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%)24～86%;脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 1～9.6%;水 0～72%;固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸鈣、酒石酸納、檸檬酸、檸檬酸納、葡萄糖酸及水楊酸中的一種或多種代替) 1～20%。
6.根據權利要求3所述的混凝土減水劑，其特徵在於配方為(重量比)含有木質素鹽的紙漿廢液或化纖廢液(固含量40～60%) 7.5～31.5%;脂肪酸聚氧乙烯酯(可用山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚及烷基醇醯胺中的一種或多種代替) 0.2～3.5%;水 0～17.2%;硫酸納(可用硫代硫酸納、亞硝酸納、硫酸鋁、鉻酸鹽、甲酸鈣及尿素中的一種或多種代替) 65～85%。
全文摘要
本發明公開了一種利用紙漿廢液或化纖廢液製作混凝土減水劑的方法。採用本發明方法製作的混凝土減水劑與其它紙漿廢液系混凝土減水劑相比，對混凝土的減水率和抗壓強度，特別是早期抗壓強度有顯著的提高，並可在蒸養混凝土中得到廣泛應用。本發明的混凝土減水劑，其原料來源豐富，價格低廉，摻量低，生產工藝簡單，是一種非常有發展前途的混凝土減水劑。
文檔編號C04B24/38GK1071152SQ91108840
公開日1993年4月21日 申請日期1991年9月16日 優先權日1991年9月16日
發明者周曉群, 方承仕 申請人:北京市建築材料科學研究所