利用纸浆废液制作混凝土减水剂制作方法

周晓群, 方承仕

1993年4月21日

1991年9月16日

1991年9月16日

北京市建筑材料科学研究所

C04B24/38GK1071152SQ91108840

减水剂 废液 纸浆 混凝土 制作 利用

1.一种利用纸浆废液或化纤废液制作的混凝土减水剂，其特征在于它的生产工艺为将含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(最好是经过提醣的废液)浓缩至固含量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、聚醚及烷基醇酰胺中的任何一种或多种与水配制成的浓度为10～40%的水溶液，混合搅拌0.5～2小时，操作期间温度控制在5～70℃范围这样即制成液体的混凝土减水剂2.根据权利要求1所述的利用纸浆废液或化纤废液制作混凝土减水剂的生产工艺，其特征在于在制成液体的混凝土减水剂中再加入固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸钙、酒石酸、酒石酸纳、柠檬酸、柠檬酸纳、葡萄糖酸及水杨酸中的一种或多种代替)进行搅拌0.5～1小时3.根据权利要求1所述的利用纸浆废液或化纤废液制作混凝土减水剂的生产工艺，其特征在于将制成液体的混凝土减水剂进行烘干成粉末状，再加入硫酸纳(可用硫代硫硫酸纳、亚硝酸纳、硫酸铝、铬酸盐、甲酸钙及尿素中的一种或多种代替)混磨拌合均匀4.根据权利要求1所述的混凝土减水剂，其特征在于配方为(重量比)含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 1～10%;水 0～69%5.根据权利要求2所述的混凝土减水剂，其特征在于配方为(重量比)含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 1～9.6%;水 0～72%;固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸钙、酒石酸纳、柠檬酸、柠檬酸纳、葡萄糖酸及水杨酸中的一种或多种代替) 1～20%6.根据权利要求3所述的混凝土减水剂，其特征在于配方为(重量比)含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 0.2～3.5%;水 0～17.2%;硫酸纳(可用硫代硫酸纳、亚硝酸纳、硫酸铝、铬酸盐、甲酸钙及尿素中的一种或多种代替) 65～85%

本发明涉及到制备混凝土减水剂的技术范畴，具体地讲，涉及到利用纸浆废液或化纤废液制作混凝土高效减水剂的技术范畴随着建筑业的迅速发展，混凝土外加剂的应用越来越得到重视，它已成为现代混凝土的重要组成之一混凝土减水剂是混凝土外加剂的一种主要种类目前，国内外生产的混凝土减水剂品种繁多，国内目前生产的混凝土减水剂按原料归类主要有纸浆废液系混凝土减水剂和磺化煤焦油系混凝土减水剂两大类从混凝土减水剂的性能指标来看，磺化煤焦油系混凝土减水剂属混凝土高效减水剂，而纸浆废液系混凝土减水剂属混凝土普通减水剂磺化煤焦油系混凝土减水剂的主要成份是芳香族磺酸盐或芳香族磺酸盐甲醛缩合物以及一部分杂环化合物这类混凝土减水剂的性能较好，均为高效减水剂但由于它们均是通过合成途径制取的，使用的原材料品种也比较多，其中许多物质是化工生产的原材料，而且生产工艺复杂因此这类混凝土减水剂的成本较高，同时，生产这类混凝土减水剂时所需的原材料时常受到化工厂生产的限制纸浆废液系混凝土减水剂的主要有效成份是纸浆废液中的各类木质素衍生物，其作为水泥分散剂已有五十多年的历史，早期是直接使用以木质素盐为主要成份的纸浆废液作为混凝土减水剂的六十年代开始使用经脱醣(发酵提出酒精)后的纸浆废液制备混凝土减水剂，其工艺流程如下纸浆废液→发酵提取酒精→浓缩 →喷雾干燥→成品或香兰素 含固10～50% 200℃不论是直接使用以木质素盐为主要成份的纸浆废液作为混凝土减水剂，还是经脱醣的纸浆废液制备的混凝土减水剂，其性能指标均在混凝土普通减水剂的范畴，其缺点是混凝土拌合物减水率低，只达到7～9%范围，混凝土抗压强度提高得少，尤其是早期抗压强度，与同龄期末掺外加剂的空白混凝土相比(抗压强度比值)1天80～90%;3天100～110%;7天105～115%;28天100～110%因此纸浆废液系混凝土减水剂的应用范围受到了限制七十年代末，八十年代，由于如磺化煤焦油系混凝土减水剂等混凝土高效减水剂因其原材料短缺，价格较高而影响了混凝土高效减水剂的推广应用为扩大混凝土高效减水剂的生产品种，各国相继开始研究如何将原材料来源丰富、价廉的含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液制备成混凝土高效减水剂的技术途径目前人们普遍认为，纸浆废液系混凝土减水剂减水率低和混凝土抗压强度提高得少的原因是由于纸浆废液系混凝土减水剂本身具有的缓凝及引气作用造成的因此，要提高纸浆废液系混凝土减水剂性能，必须克服其缓凝及引气缺点为解决这个问题，在英国采用的方法有利用超滤设备除去低分子量碳水化合物和低分子量木质素盐;采用离子交换法制备纳盐;在生产过程中尽可能提高木质素盐的磺化程度;加大其掺量作混凝土高效减水剂使用另外还有将纸浆废液与无氯促凝剂复合后作混凝土高效减水剂使用苏联以纸浆废液制作混凝土高效减水剂的改性研究，探索了比较好的两种改性方法1.利用氢氧化钙或各种电解质作沉淀剂，使纸浆废液中的一部分高分子组分吸附沉淀，以减少混凝土减水剂中高分子组分的木质素盐，达到降低其缓凝性的目的苏联HNЛ-20混凝土减水剂就是用此法对纸浆废液进行改性的，采用的吸附剂是波特兰水泥清除了高分子的木质素磺酸盐，使其具有高效塑化功能，并可降低缓凝但其中低分子组分的引气性过大，而使此法有一定的局限性2.降低引气性有两种途径(1)清除低分子组分;(2)加入少量(约为浓缩剂干重的1～3%)改性剂(调节引气量试剂)，以降低引气量如苏联HNЛ-21混凝土减水剂即以正丁醇为改性剂制备而成，其性能近似于混凝土高效减水剂此外，还有用甲醛、重铬酸钾改性纸浆废液;用物理化学方法改性纸浆废液，即将其水溶液与苛性钠一起强烈搅拌来制作混凝土高效减水剂;或分离纸浆废液中的木质素盐的伴生成分，并将其转变成纳盐，以进行改性;将纸浆废液掺量加大，并与硫酸纳复合使用等等在上述改善纸浆废液系混凝土减水剂性能的方法中，不论是采取降低缓凝性也好，还是降低引气性也好，不仅使生产工艺复杂，而且对混凝土减水剂性能并没有显著提高根据目前检索检索资料，采用含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液制备的混凝土减水剂，其性能均未达到我国GB8076-87中混凝土高效减水剂的标准要求尤其是对混凝土早期抗压强度未有较大提高本发明的目的就是要提高纸浆废液系混凝土减水剂对混凝土的减水率和抗压强度，特别是早期强度实现本发明的具体方法是首先选用含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液、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、烷基醇酰胺、糖密、葡萄糖酸钙、酒石酸、酒石酸纳、柠檬酸、柠檬酸纳、葡萄糖酸、水杨酸、硫酸纳、硫化硫酸纳、亚硝酸纳、硫酸铝、铬酸盐、甲酸钙、尿素为原料配制本发明的混凝土减水剂其生产工艺为将含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(最好是经过提醣的废液)浓缩至固含量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、聚醚及烷基醇酰胺中的任何一种或多种与水配制成的浓度为10～40的水溶液，混合搅拌0.5～2小时，操作期间温度控制在5～70℃范围这样即制成液体的混凝土减水剂也可将其烘干制成粉末状的混凝土减水剂若根据需要制成提高缓凝性(与空白混凝土相比，可延缓凝结时间2～4小时的混凝土减水剂，可在制成液体的混凝土减水剂中再加入固含量50%的糖密(可用葡萄糖酸钙、酒石酸、酒石酸纳、柠檬酸、柠檬酸纳、葡萄糖酸及水杨酸中的一种或多种代替)进行搅拌0.5～1小时若根据需要制成提高混凝土早期强度性能(与空白混凝土相比值1天160～200%;3天130～180%;7天120～140%;28天110～130%)的减水剂，应在将制成液体的混凝土减水剂烘干成粉末状之后，再加入硫酸纳(可用硫代硫酸纳、亚硝酸纳、硫酸铝、铬酸盐、甲酸钙及尿素中的一种或多种代替)混磨拌合均匀即可本发明的纸浆废液系混凝土减水剂的配方如下(重量比)实例1含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 1～10%;水 0～69%实例2含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 1～9.6%;水 0～72%;糖密(固含量50%)(可用葡萄糖酸钙、酒石酸纳、柠檬酸、柠檬酸纳、葡萄糖酸及水杨酸中的一种或多种代替) 1～20%实例3含有木质素盐的纸浆废液或化纤废液(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、聚醚及烷基醇酰胺中的一种或多种代替) 0.2～3.5%;水 0～17.2%;硫酸纳(可用硫代硫酸纳、亚硝酸纳、硫酸铝、铬酸盐、甲酸钙、及尿素中的一种或多种代替) 65～85%采用本发明方法制作的纸浆废液系混凝土减水剂，其指标可达到GB8076-87中高效减水剂标准要求其特点是高效、缓凝、抗渗、并可加速混凝土强度的增长采用实例1配方制作的减水剂及用其配制的混凝土性能如下1.比重1.23±0.02(20℃)2.引气量1～2%(取决于砂子调配及用水量)3.掺水0.3～0.6%(水泥重量计)4.减水率混凝土8～15%;砂浆15～25%5.冰点冻融后，经搅拌仍可使用6.大幅度提高混凝土拌合物的坍落度，大约为10厘米7.和易性良好，即使坍落度22厘米时，砂浆与石子也不分层、不离折8.提高混凝土强度(与同龄期空白混凝土相比值)现浇混凝土1天 120～150%;3天 120～140%;7天 120～140%;28天 110～130%蒸养混凝土蒸养后 120～140%;蒸养后养护28天 110～130%9.保持相同坍落度及强度的现浇混凝土可节约水泥10～15%;蒸养混凝土可节约水泥10%10.与空白混凝土相比，可延缓凝结时间1～2小时11.掺本发明的液体混凝土减水剂，不需采取骨料级配法和其它措施就可配制一般抗渗混凝土12.当在砂浆中掺入0.5%的本发明的混凝土减水剂，3天强度可提高30～50%，7天强度提高20～40%，28天强度提高20～40%采用实例2配方制作的减水剂及用其配制的混凝土的主要性能1.减水率混凝土 8～15%;砂浆 15～25%2.提高混凝土抗压强度(与同龄期空白混凝土相比值)现浇混凝土3天 120～140%;7天 120～140%;28天 110～130%3.与空白混凝土相比，可延缓凝结时间2～4小时采用实例3配方制作的减水剂及用其配制的混凝土的主要性能1.减水率混凝土 8～15%2.提高混凝土抗压强度(与同龄期空白混凝土相比值)现浇混凝土1天 160～200%;3天 130～180%;7天 120～140%;28天 110～130%蒸养混凝土蒸养后 120～150%;蒸养后养护28天 110～130%本发明的混凝土减水剂与已有的纸浆废液系混凝土减水剂相比，对混凝土的抗压强度，特别是早期强度和减水率有显著的提高，并可在蒸养混凝土中得到广泛应用本发明的混凝土减水剂，其原料丰富、价格低廉、生产工艺也较简单、是一种非常有发展前途的混凝土减水剂