本发明涉及絮凝剂，具体涉及一种水下不分散混凝土絮凝剂及其制备方法。
背景技术：
1、普通混凝土拌合物倾倒于水中时，由于水的冲洗作用，会将骨料与水泥分离，部分被水带走，失去胶结骨料的能力。水下不分散混凝土是将以絮凝剂为主的外加剂加入到混凝土中，水泥颗粒之间、水泥与骨料之间，可通过絮凝剂的高分子长链的“桥架”作用，使拌合物形成稳定的空间柔性网络结构，提高混凝土的粘聚力，限制混凝土的分散、离析避免水泥流失。
2、目前，常用的水下不分散混凝土絮凝剂主要分为聚丙烯系及纤维素系。中国发明专利申请cn1216755a将植物榨汁去渣后恒温培养得到培养液；将粮食研磨成粉，进行水处理得到面筋；将上述植物培养液与面筋混合，搅拌均匀后进行培养，得到植物纤维蛋白胶合体；将水泥与超微硅粉、减水剂、植物纤维蛋白胶合体均匀混合在一起即可。中国发明专利cn1326796c一种建筑用水下抗分散混凝土外加剂，由甲基纤维素、聚丙烯酰胺、十二烷基剂苯磺酸钠、萘系高效减水剂、硬脂酸、沸石粉组成。中国发明专利cn1003238b一种用于水中灌注的水下混凝土外加剂，是由聚丙烯酰胺与页岩灰或与硅粉混合而成，可含有β-萘磺酸甲醛缩合物等阴离子表面活性剂。
3、以上的絮凝剂往往存在需水量大、拌合物坍落度损失大、抗分散性能不足、凝结时间较长、强度偏低的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种水下不分散混凝土絮凝剂及其制备方法，掺加本发明水下不分散混凝土絮凝剂的新拌混凝土具有较好的粘稠性、流动性，而且混凝土在灌入水下后，具有自流平、自密实的特点，具有较好的抗分散性，在水下施工的混凝土强度损失较低，且减少了浇注施工时带来的水质污染，具有广阔的应用前景。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、本发明提供一种水下不分散混凝土絮凝剂，由以下原料按重量份制备而成：聚丙烯酰胺改性纤维素2-4份、多孔二氧化硅纳米颗粒0.5-0.7份、粉煤灰0.2-0.4份、硅灰0.7-1份、聚羧酸减水剂3-5份。
4、作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯酰胺改性纤维素的制备方法如下：
5、s1.将纤维素溶于酸液中，加入马来酸酐和浓硫酸，加热回流反应，制得羧基改性纤维素；
6、s2.将步骤s1制得的羧基改性纤维素经过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的活化后，加入丙烯酰胺，加热搅拌反应，制得丙烯酰胺改性纤维素；
7、s3.将步骤s2制得的丙烯酰胺改性纤维素加入水中，加入引发剂，加热搅拌反应，制得聚丙烯酰胺改性纤维素。
8、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述酸液为1-2wt％的乙酸溶液，所述纤维素、马来酸酐和浓硫酸的质量比为10-12:5-7:0.5-1，所述反应的时间为5-7h。
9、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述羧基改性纤维素、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、丙烯酰胺的质量比为10:5-7:4-6:3-5，所述活化的温度为0-4℃，时间为0.5-1h，所述加热搅拌反应的温度为30-40℃，时间为7-10h。
10、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述丙烯酰胺改性纤维素、引发剂的质量比为100:1-2，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为50-60℃，时间为2-4h。
11、作为本发明的进一步改进，所述多孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：将乙醇、水、氨水搅拌混合均匀，加入致孔剂，加入正硅酸烷基酯，加热搅拌水解反应，离心，洗涤，干燥，制得多孔二氧化硅纳米颗粒。
12、作为本发明的进一步改进，所述乙醇、水、氨水、致孔剂和正硅酸烷基酯的质量比为150-170:10-15:5-7:2-4:12-15，所述致孔剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种，所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述加热搅拌水解反应的温度为35-45℃，时间为12-15h。
13、作为本发明的进一步改进，所述聚羧酸减水剂为聚丙烯酸酯或聚苯乙烯酸酯。
14、作为本发明的进一步改进，所述粉煤灰45μm筛余≤12％；所述硅灰45μm的筛余≤0.01％。
15、本发明进一步保护一种上述水下不分散混凝土絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺改性纤维素、多孔二氧化硅纳米颗粒、粉煤灰、硅灰、聚羧酸减水剂混合均匀，制得水下不分散混凝土絮凝剂。
16、本发明具有如下有益效果：
17、本发明制得的聚丙烯酰胺改性纤维素，通过在纤维素分子上连上丙烯酰胺改性，使得纤维素具有较好的水溶性，并经过引发制得聚丙烯酰胺改性纤维素，能明显降低混凝土的泌水率，提高其抗离析的能力，同时也避免了导致混凝土需水量增大、流动性降低的问题，且制备方法简单，价格较低，便于广泛应用，同时也避免了单一的聚丙烯酰胺添加拌制混凝土时粘性较大，对搅拌设备动力要求较高，搅拌时间较长，坍落度损失快，水下浇筑时粘聚性下降较多，造成水陆强度比较低等问题。
18、本发明还制备了多孔二氧化硅纳米颗粒，通过溶胶凝胶反应以及致孔作用，制得了比表面积较大的多孔二氧化硅纳米颗粒，可使混凝土浆体的保水能力增大。在其他的无机材料如粉煤灰、硅灰的协同作用下，不仅能快速固化，而且可以保证初始强度。
19、本发明掺加水下不分散混凝土絮凝剂的新拌混凝土具有较好的粘稠性、流动性，而且混凝土在灌入水下后，具有自流平、自密实的特点，具有较好的抗分散性，在水下施工的混凝土强度损失较低，且减少了浇注施工时带来的水质污染，具有广阔的应用前景。
1.一种水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：聚丙烯酰胺改性纤维素2-4份、多孔二氧化硅纳米颗粒0.5-0.7份、粉煤灰0.2-0.4份、硅灰0.7-1份、聚羧酸减水剂3-5份。
2.根据权利要求1所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺改性纤维素的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，步骤s1中所述酸液为1-2wt％的乙酸溶液，所述纤维素、马来酸酐和浓硫酸的质量比为10-12:5-7:0.5-1，所述反应的时间为5-7h。
4.根据权利要求2所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，步骤s2中所述羧基改性纤维素、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、丙烯酰胺的质量比为10:5-7:4-6:3-5，所述活化的温度为0-4℃，时间为0.5-1h，所述加热搅拌反应的温度为30-40℃，时间为7-10h。
5.根据权利要求2所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，步骤s3中所述丙烯酰胺改性纤维素、引发剂的质量比为100:1-2，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为50-60℃，时间为2-4h。
6.根据权利要求1所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，所述多孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：将乙醇、水、氨水搅拌混合均匀，加入致孔剂，加入正硅酸烷基酯，加热搅拌水解反应，离心，洗涤，干燥，制得多孔二氧化硅纳米颗粒。
7.根据权利要求6所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于所述乙醇、水、氨水、致孔剂和正硅酸烷基酯的质量比为150-170:10-15:5-7:2-4:12-15，所述致孔剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种，所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述加热搅拌水解反应的温度为35-45℃，时间为12-15h。
8.根据权利要求1所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为聚丙烯酸酯或聚苯乙烯酸酯。
9.根据权利要求1所述水下不分散混凝土絮凝剂，其特征在于，所述粉煤灰45μm筛余≤12％；所述硅灰45μm的筛余≤0.01％。
10.一种如权利要求1-8任一项所述水下不分散混凝土絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺改性纤维素、多孔二氧化硅纳米颗粒、粉煤灰、硅灰、聚羧酸减水剂混合均匀，制得水下不分散混凝土絮凝剂。
