一种再生骨料砂浆用调节剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及砂浆外加剂技术领域，更具体的说，它涉及一种再生骨料砂浆用调节剂及其制备方法。
背景技术
砂浆是建筑上砌砖使用的黏结物质，由细骨料(砂)与胶凝材料(水泥、石灰膏、黏土等)和水按比例拌合而成；可分为砌筑砂浆和抹面砂浆，砌筑砂浆用于砖、石块、砌块等的砌筑以及构件安装；抹面砂浆用于墙面、地面、屋面及梁柱结构等表面的抹灰。砂浆用的细骨料主要是天然砂，但是随着天然砂资源的紧张，近年来，也出现了采用再生骨料代替天然砂的再生骨料砂浆。再生骨料是指用建筑垃圾中的废旧混凝土经破碎、筛分而制成的骨料，这种再生骨料可以部分取代或者完全取代天然砂，不仅可以极大地缓解天然砂供应不足的问题，而且也可以将建筑垃圾重复利用，降低建筑垃圾对自然环境的污染。
现有技术中，申请公布号为CN106007562A的专利申请文件，公开了一种利用建筑垃圾再生骨料制备的干混砂浆及其制备方法，通过将建筑垃圾在拆迁地进行必要的锤击、振捣等处理后，利用颚式破碎机对建筑垃圾进行两级粉碎，分离得到0.15-5mm的建筑垃圾再生骨料，然后按照普通硅酸盐水泥P.O%2042.5R100份，建筑垃圾再生骨料400-500份，二级粉煤灰20-30份，激发剂0.7-1.0份，界面增强剂1.0-1.2份，保水剂0.1-0.3份，减水剂1.0-1.8份，增强纤维-0.3-0.5份制成干混砂浆。
但是与天然骨料相比，再生骨料的表面包裹着大量水泥砂浆，而水泥砂浆的孔隙率大，棱角众多，所以再生骨料的表面密度和堆积密度比天然骨料低，吸水率大；并且由于建筑垃圾在破碎的过程中会再一次发生破碎变形，致使其表面裂缝增加，力学强度较低。
新拌普通砂浆应具有良好的和易性，硬化后的砂浆则应该具有所需的强度和粘结力；而对于再生骨料砂浆而言，由于再生骨料的表面包裹着大量的水泥砂浆，其表面粗糙、多棱角，虽然可以增加其与胶凝材料的粘结力，但是这会降低新拌砂浆的流动性以及保水性，影响再生砂浆的和易性。为了使再生骨料的表面更加干净、圆润，可以通过机械强化的方法，利用高速运动的颗粒间的相互冲击与摩擦作用来有效击掉骨料表面附着的砂浆或水泥石，去除骨料颗粒上较为突出的棱角，但是这种方设备庞大、动力消耗大、设备磨损高，工艺复杂、成本较高。因此，如何能够更加简单地提高再生骨料砂浆的和易性，是一个需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种再生骨料砂浆用调节剂，其具有可以提高再生骨料砂浆的柔性、塑性、流动性、保水性、抗流挂性以及提高再生骨料与水泥的粘结力的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种再生骨料砂浆用调节剂的制备方法，其具有操作简单、易于操作的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种再生骨料砂浆用调节剂，以1000重量份数计，包括如下组分：甲基纤维素4-6份、淀粉醚3-5份、聚乙烯醇4-6份、引气剂10-20份，余量为水。
通过采用上述技术方案，由甲基纤维素、淀粉醚、聚乙烯醇、引气剂以及水制得的调节剂具有很好的润湿性、粘结性、保水性以及成膜性，一方面可以改善再生骨料砂浆流动性、保水性以及骨料和水泥之间的粘聚性，另一方面还可以填充堵塞再生骨料的毛细孔，黏合再生骨料表面的微细裂纹并填充孔隙，从而提高硬化后的砂浆的强度。
进一步地，以1000重量份数计，包括如下组分：甲基纤维素5份、淀粉醚4份、聚乙烯醇5份、引气剂15份，余量为水。
通过采用上述技术方案，在上述配比下，得到的调节剂对新拌再生骨料砂浆具有很好的调节作用，可以提高新拌再生骨料砂浆的和易性。
进一步地，所述引气剂由包含如下重量份的原料制成：松香树脂100份、马来酸酐4-6份、丙烯酸6-9份、改性剂30-40份；所述改性剂包含如下组分：异构醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、椰油酸单乙醇酰胺以及水。
通过采用上述技术方案，引气剂的加入可以改善新拌砂浆的流动性、保水性以及粘聚性，尤其对于再生骨料砂浆来说，由于再生骨料表面粗糙、多棱角，因此再上骨料砂浆的流动性较差，通过加入引气剂在砂浆拌合的过程中，可以引入大量均匀分布、闭合而稳定的微小气泡，可以极大提高再生骨料砂浆的和易性；并且引气剂与甲基纤维素、淀粉醚、聚乙烯醇混合后，可以填充到再生骨料的毛细孔，黏合再生骨料表面的微细裂纹并填充孔隙，从而提高硬化后的砂浆的强度。
进一步地，所述改性剂采用如下方法制备：以重量份数计，取50份水，向其中加入10-15份异构醇聚氧乙烯醚、4-6份辛基酚聚氧乙烯醚、10-12份甲氧基聚乙二醇、3-5份聚乙烯吡咯烷酮、3-5份椰油酸单乙醇酰胺，搅拌均匀后，得到改性剂。
通过采用上述技术方案，异构醇聚氧乙烯醚具有很好的分散性、润湿性以及渗透性，将异构醇聚氧乙烯醚与辛基酚聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮以及椰油酸单乙醇酰胺混合后制得的改性剂对马来松香树脂进行酯化反应，可以增加其反应活性，提高引气剂产生气泡的均匀，使得再生骨料砂浆在搅拌的过程中具有很好的流动性。
进一步地，所述引气剂采用如下方法制备：
①以重量份数计，取100份松香树脂，将其粉碎加热熔化后，加入4-6份马来酸酐、2-3份丙烯酸，在160-170℃的温度下，保温搅拌2-3h，得到马来松香树脂；
②向马来松香树脂中加入4-6份丙烯酸以及30-40份改性剂，升温至180-190℃，在氮气保护下，保温3-4h，进行酯化反应，得到酯化物；
③酯化反应后，将酯化物降温至85-95℃，加入碱液以及水，调节pH为7-8，得到固含量为30±1％的引气剂。
通过采用上述技术方案，将松香树脂与马来酸酐以及丙烯酸反应，可以对松香树脂进行预活化，得到马来松香树脂；然后将马来松香树脂与丙烯酸以及改性剂进行酯化反应，可以提高其反应活性，提高引气剂的亲水性，从而提高其在水中的溶解度；由此得到的引气剂在与水溶性好的甲基纤维素、淀粉醚以及聚乙烯醇在水溶解混合后，可以形成稳定的微胶体；从而提高再生骨料砂浆的柔性、塑性、延续性以及抗流挂性，改善再生骨料砂浆的工作性能。
进一步地，所述异构醇聚氧乙烯醚为异构十醇聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种再生骨料砂浆用调节剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照比例，取一定量的水，向其中加入甲基纤维素以及淀粉醚，搅拌溶解后，得到混合液；
S2、向混合液中加入聚乙烯醇、引气剂，搅拌均匀后得到再生骨料砂浆调节剂。
通过采用上述技术方案，将甲基纤维素、淀粉醚、聚乙烯醇以及引气剂混合，操作简单，易于实现。
进一步地，S2中的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为10-20min。
通过采用上述技术方案，在300-500r/min的速度下，对原料进行搅拌，可以使其充分分散于水中，形成稳定的呈碱性的微胶体溶液。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.由甲基纤维素、淀粉醚、聚乙烯醇、引气剂以及水制得的调节剂具有很好的润湿性、粘结性、保水性以及成膜性，一方面可以改善再生骨料砂浆流动性、保水性以及骨料和水泥之间的粘聚性，另一方面还可以填充堵塞再生骨料的毛细孔，黏合再生骨料表面的微细裂纹并填充孔隙，从而提高硬化后的砂浆的强度；
2.引气剂的加入可以改善新拌砂浆的流动性、保水性以及粘聚性，尤其对于再生骨料砂浆来说，由于再生骨料表面粗糙、多棱角，因此再上骨料砂浆的流动性较差，通过加入引气剂在砂浆拌合的过程中，可以引入大量均匀分布、闭合而稳定的微小气泡，可以极大提高再生骨料砂浆的和易性；并且引气剂与甲基纤维素、淀粉醚、聚乙烯醇混合后，可以填充到再生骨料的毛细孔，黏合再生骨料表面的微细裂纹并填充孔隙，从而提高硬化后的砂浆的强度；
3.将松香树脂与马来酸酐以及丙烯酸反应，可以对松香树脂进行预活化，得到马来松香树脂；然后将马来松香树脂与丙烯酸以及改性剂进行酯化反应，可以提高其反应活性，提高引气剂的亲水性，从而提高其在水中的溶解度；由此得到的引气剂在与水溶性好的甲基纤维素、淀粉醚以及聚乙烯醇在水溶解混合后，可以形成稳定的微胶体；从而提高再生骨料砂浆的柔性、塑性、延续性以及抗流挂性，改善再生骨料砂浆的工作性能。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
引气剂的制备例以下制备例中的异构十醇聚氧乙烯醚选自艾迪化工南通有限公司提供的型号为E-1006的异构十醇聚氧乙烯醚乳化剂；异构十一醇聚氧乙烯醚选自索尔维提供的型号为5EO的异构十一醇聚氧乙烯醚；异构十三醇聚氧乙烯醚选自艾迪化工南通有限公司提供的型号为E-1360的异构十三醇聚氧乙烯醚乳化剂；辛基酚聚氧乙烯醚选自南通汉晟化工有限公司提供的型号为OP-3的辛基酚聚氧乙烯醚乳化剂；甲氧基聚乙二醇选自南通汉晟化工有限公司提供的型号为MPEG-500的甲氧基聚乙二醇；聚乙烯吡咯烷酮选自新郑市恒利化工商行提供的型号为K30的聚乙烯吡咯烷酮；椰油酸单乙醇酰胺选自苏州源泰润化工有限公司提供的椰油酸单乙醇酰胺；松香树脂为济南裕诺化工有限公司；丙烯酸为江阴鑫博化工有限公司提供；马来酸酐为汇丰石化提供。
引气剂的制备例1：①取50g水，向其中加入12.5g异构十醇聚氧乙烯醚、5g辛基酚聚氧乙烯醚、11g甲氧基聚乙二醇、4g聚乙烯吡咯烷酮、4g椰油酸单乙醇酰胺，搅拌均匀后，得到改性剂；
②取100g松香树脂，将其粉碎加热熔化后，加入5g马来酸酐、2.5g丙烯酸，在165℃的温度下，保温搅拌2.5h，得到马来松香树脂；
③向马来松香树脂中加入5g丙烯酸以及35g改性剂，升温至185℃，在氮气保护下，保温3.5h，进行酯化反应，得到酯化物；
④酯化反应后，将酯化物降温至90℃，加入20wt％的氢氧化钠水溶液以及去离子水，调节pH为8，得到固含量为30％的引气剂。
引气剂的制备例2：①取50g水，向其中加入10g异构十一醇聚氧乙烯醚、4g辛基酚聚氧乙烯醚、10g甲氧基聚乙二醇、3g聚乙烯吡咯烷酮、3g椰油酸单乙醇酰胺，搅拌均匀后，得到改性剂；
②取100g松香树脂，将其粉碎加热熔化后，加入4g马来酸酐、2g丙烯酸，在160℃的温度下，保温搅拌2h，得到马来松香树脂；
③向马来松香树脂中加入4g丙烯酸以及30g改性剂，升温至180℃，在氮气保护下，保温3h，进行酯化反应，得到酯化物；
④酯化反应后，将酯化物降温至85℃，加入20wt％的氢氧化钠水溶液以及去离子水，调节pH为7，得到固含量为30％的引气剂。
引气剂的制备例3：①取50g水，向其中加入15g异构十三醇聚氧乙烯醚、6g辛基酚聚氧乙烯醚、12g甲氧基聚乙二醇、5g聚乙烯吡咯烷酮、5g椰油酸单乙醇酰胺，搅拌均匀后，得到改性剂；
②取100g松香树脂，将其粉碎加热熔化后，加入6g马来酸酐、3g丙烯酸，在170℃的温度下，保温搅拌3h，得到马来松香树脂；
③向马来松香树脂中加入6g丙烯酸以及40g改性剂，升温至190℃，在氮气保护下，保温4h，进行酯化反应，得到酯化物；
④酯化反应后，将酯化物降温至95℃，加入20wt％的氢氧化钠水溶液以及去离子水，调节pH为8，得到固含量为30％的引气剂。
引气剂的制备例4：本制备例与制备例1的不同之处在于，步骤④中未添加改性剂。
引气剂的制备例5：本制备例与制备例1的不同之处在于，将③中的丙烯酸替换为等量的浓硫酸，且步骤④中未添加丙烯酸。
引气剂的制备例6：本制备例与制备例1的不同之处在于，步骤①的改性剂的原料中未添加甲氧基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、椰油酸单乙醇酰胺。
实施例
以下实施例中的甲基纤维素选自河南果晨生物科技有限公司提供的甲基纤维素；淀粉醚选自荷兰艾维贝提供的型号为301的淀粉醚；聚乙烯醇选自中国石化提供的型号为100-27的聚乙烯醇；实施例1-3中的引气剂为东莞市深海节能建材有限公司提供的松香皂引气剂。
实施例1：一种再生骨料砂浆用调节剂采用如下方法制备而得：
S1、按照比例，取971g去离子水，将其加热至70℃，向其中加入5g甲基纤维素以及4g淀粉醚，搅拌溶解后，得到混合液；
S2、向混合液中加入5g聚乙烯醇以及15g引气剂，在70℃的温度下，以400r/min的速度，在搅拌15min后，冷却后得到再生骨料砂浆调节剂。
实施例2：一种再生骨料砂浆用调节剂采用如下方法制备而得：
S1、按照比例，取979g去离子水，将其加热至70℃，向其中加入4g甲基纤维素以及3g淀粉醚，搅拌溶解后，得到混合液；
S2、向混合液中加入4g聚乙烯醇以及10g引气剂，在70℃的温度下，以300r/min的速度，搅拌10min后，冷却后得到再生骨料砂浆调节剂。
实施例3：一种再生骨料砂浆用调节剂采用如下方法制备而得：
S1、按照比例，取963g去离子水，将其加热至70℃，向其中加入6g甲基纤维素以及5g淀粉醚，搅拌溶解后，得到混合液；
S2、向混合液中加入6g聚乙烯醇以及20g引气剂，在70℃的温度下，以500r/min的速度，搅拌20min后，冷却后得到再生骨料砂浆调节剂。
实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例1制备而得。
实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例2制备而得。
实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例3制备而得。
实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例4制备而得。
实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例5制备而得。
实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于，引气剂选自引气剂的制备例6制备而得。
对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，引气剂的用量为9kg，去离子水的用量为977kg。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，引气剂的用量为21kg，去离子水的用量为965kg。
性能测试
将实施例1-9以及对比例1-2中制备的调节剂用于机喷砂浆中，添加量为10kg/m3，机喷砂浆按照DPM5抹灰砂浆配制，其中细骨料选用再生细骨料，再生细骨料的石粉量为8.3％，吸水率为2.1％，压碎指数为18％，粒径为0.25-0.5mm；同时，设置未添加调节剂的抹灰砂浆，作为空白例。根据GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》对水泥砂浆的流动性进行测试；根据GB/T25181-2010《预拌砂浆》，对再生骨料砂浆的稠度、2h稠度损失率、保水率、14d拉伸粘结强度、28d抗压强度以及28d收缩率进行测试；将测试结果示于表1。
表1实施例1-9以及对比例1-2中砂浆性能测试表
由表1数据可知，本发明实施例1-实施例3制备的调节剂用于再生骨料砂浆后，可以明显提高砂浆的流动性与保水性，改善再生骨料砂浆的和易性，提高硬化砂浆的拉伸粘结强度以及抗压强度，并且还可以明显提高砂浆的抗冻性能。通过实施例4-6与实施例1相比较可知，调节剂中添加由本发明制备的引气剂后，相较于市售松香类引气剂后，对砂浆性能的改善效果更加显著。
实施例7的引气剂选自引气剂的制备例4制备而得，该制备例中的步骤④中未添加改性剂；相较于实施例4，实施例7中砂浆流动性以及保水性有所下降，硬化后的拉伸粘结强度、抗压强度明显降低，收缩率增大且抗冻性性能变差，说明改性剂的加入可以提高引气剂的效果，明显改善再生骨料砂浆的和易性以及力学强度。
实施例8的引气剂选自引气剂的制备例5制备而得，该制备例中的将③中的丙烯酸替换为等量的浓硫酸，且步骤④中未添加丙烯酸；相较于实施例4，实施例8中砂浆流动性以及保水性有所下降，硬化后的拉伸粘结强度、抗压强度明显降低，收缩率增大且抗冻性性能变差，说明在制备引气剂时，丙烯酸的加入可以提高引气剂的效果，明显改善再生骨料砂浆的和易性以及力学强度。
实施例9的引气剂选自引气剂的制备例6制备而得，该制备例中的步骤①的改性剂的原料中未添加甲氧基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、椰油酸单乙醇酰胺；相较于实施例4，实施例9中砂浆流动性以及保水性有所下降，硬化后的拉伸粘结强度、抗压强度明显降低，收缩率增大且抗冻性性能变差，说明在制备引气剂时，改性剂中甲氧基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、椰油酸单乙醇酰胺的加入可以提高引气剂的效果，明显改善再生骨料砂浆的和易性以及力学强度。
对比例1中的引气剂的添加量为9kg，相较于实施例1，对比例1中保水性有所下降，硬化后的拉伸粘结强度、抗压强度明显降低，收缩率增大且抗冻性性能变差，说明当引气剂的用量减少时，会影响影响到砂浆的力学性能。
对比例2中的引气剂的添加量为21kg，相较于实施例2，对比例2中砂浆的性能无明显提高，说明当引气剂的添加量过量时，对砂浆性能并无明显改善，并且还会增加生产成本。因此，采用本发明的配比得到的调节剂，可以现在提高砂浆的性能，并且还可以控制一定的生产成本。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
