一种混凝土外加剂减水剂制备方法与流程

[0001]
本发明属于混凝土减水剂技术领域，具体涉及一种混凝土外加剂减水剂制备方法。


背景技术：

[0002]
混凝土外加剂是在搅拌混凝土过程中掺入，占水泥质量5％以下，能显著改善混凝土性能的化学物质。混凝土外加剂的特点是品种多、掺量小，对混凝土的性能影响较大具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。减水剂按组成材料可分为木质素磺酸盐类、多环芳香族盐类和水溶性树脂磺酸盐类等；其中木质素磺酸盐类减水剂是将亚硫酸盐与木材混合蒸煮后含有木质素的溶液，经生物发酵去除糖类物质，蒸发烘干成粉状减水剂。目前在木质素磺酸盐类减水剂的制备过程中存在以下的问题：(1)将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在溶液底部相互挤压在一起，亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差；(2)将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在一起漂浮在溶液表面，同样会导致亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，进而导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差。


技术实现要素：

[0003]
(一)要解决的技术问题
[0004]
本发明提供了一种混凝土外加剂减水剂制备方法，目的在于解决在木质素磺酸盐类减水剂的制备过程中存在的以下问题：(1)将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在溶液底部相互挤压在一起，亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差；(2)将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在一起漂浮在溶液表面，同样会导致亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，进而导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差。
[0005]
(二)技术方案
[0006]
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007]
一种混凝土外加剂减水剂制备方法，包括以下步骤：
[0008]
步骤一、蒸煮木材：用亚硫酸盐溶液对木材进行蒸煮，得到含有木质素的混合液。
[0009]
步骤二、脱糖浓缩：先对混合液脱糖提取酒精，通过蒸发器对酒精进行浓缩得到浓缩液。
[0010]
步骤三、干燥收集：将浓缩液输送到喷雾器用热风干燥，收集干燥后的减水剂即可。
[0011]
其中，步骤一中用亚硫酸盐溶液对木材进行蒸煮的过程采用一种混凝土外加剂减水剂制备装置配合完成，所述混凝土外加剂减水剂制备装置包括顶部开口的罐体，罐体内部开设有圆柱形的工作腔。罐体底面竖直固定安装有支撑腿，罐体外侧壁上水平固定安装有支撑环，支撑环上可拆卸地安装有密封盖。罐体底面通过电机座竖直固定安装有驱动电机，驱动电机的输出端固定连接有与工作腔轴线重合且贯穿工作腔的主轴。主轴上滑动配合有顶面开口的存料筒，存料筒为圆筒状且与工作腔轴线重合，存料筒上均匀开设有通孔。存料筒的外侧壁顶部固定安装有与其轴线重合的环形板，环形板底面竖直固定安装有两个升降杆。罐体的侧板内开设有与升降杆竖直滑动配合的竖直槽。罐体的侧板内部开设有两个连通竖直槽的气槽，气槽的端口位于罐体的外侧壁上。罐体的底板内部安装有加压机构。罐体内侧壁上沿其周向均匀固定安装有若干个竖直的加热条。将亚硫酸盐溶液输送进入工作腔内，亚硫酸盐溶液穿过通孔进入到存料筒内，直至存料筒内液面与工作腔内液面平齐。将木材送入存料筒内，然后盖上密封盖。通过加热条对工作腔和存料筒内的亚硫酸盐溶液进行加热，亚硫酸盐溶液对存料筒内的木材进行蒸煮，木材中的木质素释放到亚硫酸盐溶液中；蒸煮过程中，部分木材沉积到存料筒底部，部分木材漂浮在存料筒内亚硫酸盐溶液表面。通过驱动电机带动主轴转动。主轴驱动加压机构先对气槽和竖直槽内的空气进行加压，从而驱动升降杆、环形板、存料筒以及沉积在存料筒底部的木材缓慢上升；随后气槽和竖直槽内的气压迅速降低，升降杆、环形板和存料筒迅速下降恢复至初始高度，沉积在存料筒底部的木材受到亚硫酸盐溶液的阻力作用缓慢下沉，从而实现了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触，提高了木质素的释放效果。
[0012]
加压机构包括不完全锥齿轮、转轴、涡轮、锥齿轮、棘轮、滑槽、复位弹簧和限位块。不完全锥齿轮水平固定安装在主轴上。罐体底板内部沿主轴径向转动安装有转轴。转轴外端固定安装有位于气槽内的涡轮，转轴内端固定安装有与不完全锥齿轮相互啮合的锥齿轮。转轴上位于涡轮和锥齿轮之间固定安装有棘轮。罐体底板内部开设有滑槽，滑槽内安装有复位弹簧，复位弹簧端部固定安装有与棘轮配合的限位块。主轴转动时带动不完全锥齿轮持续转动。不完全锥齿轮与锥齿轮进入啮合状态时，锥齿轮、棘轮、转轴和涡轮同步转动，涡轮对气槽和竖直槽内的空气进行加压，从而驱动升降杆、环形板、存料筒以及沉积在存料筒底部的木材缓慢上升。当不完全锥齿轮与锥齿轮脱离啮合状态时，复位弹簧的弹力作用将限位块推出滑槽，限位块对棘轮进行锁止，锥齿轮、棘轮、转轴和涡轮停止转动。气槽和竖直槽内的高压空气经涡轮中相邻叶片间的空隙迅速流出，气槽和竖直槽内气压恢复至初始状态，升降杆、环形板和存料筒迅速下降恢复至初始高度。
[0013]
主轴顶部水平固定安装有第一齿轮，罐体底板上竖直转动安装有四个均匀分布的安装轴。安装轴贯穿存料筒且安装轴顶部固定安装有与第一齿轮相互啮合的第二齿轮。安装轴上沿其周向均匀固定安装有若干个搅动板。主轴转动时带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮、安装轴和搅动板转动，搅动板对漂浮在存料筒内亚硫酸盐溶液表面的木材进行搅动，堆积在一起的木材相互之间产生分离，增加了木材与亚硫酸盐溶液的接触面积，提高了木质素的释放效果。
[0014]
作为本发明的一种优选技术方案，所述竖直槽底面竖直固定安装有缓冲弹簧，升降杆、环形板和存料筒迅速下降恢复至初始高度过程中，缓冲弹簧对升降杆起到缓冲作用，避免升降杆与竖直槽底面之间发生碰撞造成损伤。
[0015]
作为本发明的一种优选技术方案，所述搅动板的宽度自上而下逐渐增加，从而使得搅动板搅动时上层亚硫酸盐溶液流速小于下层亚硫酸盐溶液，进而使得亚硫酸盐溶液在水平流动的同时产生竖直方向的流动，进一步增加了木材之间的分离程度，进一步提高了木质素的释放效果。
[0016]
作为本发明的一种优选技术方案，所述安装轴上位于存料筒下方固定安装有叶轮，安装轴转动时带动叶轮转动，叶轮将下方的亚硫酸盐溶液推向上方使得亚硫酸盐溶液产生自下而上的流动。亚硫酸盐溶液穿过存料筒底板上的通孔，对粘附在存料筒底板上的木材进行冲击，使得木材与存料筒底板分离，进一步保证了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触。
[0017]
作为本发明的一种优选技术方案，所述存料筒底板上转动安装有与安装轴轴线重合且竖直滑动配合的密封筒。密封筒外壁上位于存料筒底板上方沿其周向均匀固定安装有水平的搅动条。存料筒上升过程中，密封筒与搅动条一起跟随安装轴转动，搅动条对沉积在存料筒底板上的木材进行搅动，避免木材粘附在存料筒底板上，确保木材能够与存料筒底板分离，进一步保证了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触。
[0018]
作为本发明的一种优选技术方案，所述罐体外侧壁上安装有辅助放气机构。辅助放气机构包括第一水平槽、第二水平槽、匚形架、弹性伸缩杆、第一磁铁块、第二磁铁块和密封块。第一水平槽开设在罐体外侧壁上且连通竖直槽。第二水平槽开设在罐体外侧壁上且连通竖直槽，第二水平槽位于第一水平槽正下方且与第一水平槽相互平行。匚形架的两个水平段分别滑动配合在第一水平槽和第二水平槽内。罐体外侧壁上沿平行于第一水平槽的方向固定安装有弹性伸缩杆。弹性伸缩杆的伸缩段端部固定连接在匚形架的竖直段上。匚形架位于第一水平槽内的水平段端部固定安装有第一磁铁块。升降杆上固定安装有与第一磁铁块位置对应的第二磁铁块。匚形架位于第二水平槽内的水平段端部固定安装有密封块。升降杆上升过程中，第二磁铁块与第一磁铁块之间达到最小距离时，二者之间产生的互斥力推动第一磁铁块和匚形架沿着第一水平槽向外滑动，弹性伸缩杆被拉长，密封块与第二水平槽分离，第二水平槽打开，外界空气通过第二水平槽与竖直槽连通，竖直槽内的高压空气通过第二水平槽释放，从而使得竖直槽内的空气迅速释放，确保升降杆、环形板和存料筒能够迅速下降。
[0019]
(三)有益效果
[0020]
本发明至少具有如下有益效果：
[0021]
(1)本发明解决了在木质素磺酸盐类减水剂制备过程中存在的以下问题：将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在溶液底部相互挤压在一起，亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差；将亚硫酸盐溶液与木材混合蒸煮时，部分木材堆积在一起漂浮在溶液表面，同样会导致亚硫酸盐溶液无法与木材充分接触，进而导致木材中木质素释放不充分，亚硫酸盐溶液与木质素的混合液质量较差。
[0022]
(2)本发明在对木质素磺酸盐类减水剂的制备过程中，通过对存料筒以及存料筒内沉积的部分木材进行缓慢提升，然后迅速释放存料筒使得存料筒迅速下降；存料筒底部沉积的木材受亚硫酸盐溶液的阻力作用无法与存料筒同步下降，进而在亚硫酸盐溶液中自上而下缓慢下沉，下沉过程中木材与亚硫酸盐溶液进行充分接触，促进了木质素的释放。
[0023]
(3)本发明在对木质素磺酸盐类减水剂的制备过程中，通过搅动板对漂浮在亚硫酸盐溶液表面的木材进行搅动，使得堆积在一起的木材相互之间产生分离，增加了木材与亚硫酸盐溶液的接触面积，提高了木质素的释放效果；本发明中搅动板的宽度自上而下逐渐增加，从而使得搅动板搅动时上层亚硫酸盐溶液流速小于下层亚硫酸盐溶液，进而使得亚硫酸盐溶液在水平流动的同时产生竖直方向的流动，进一步增加了木材之间的分离程度，进一步提高了木质素的释放效果。
附图说明
[0024]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0025]
图1为本发明实施例中混凝土外加剂减水剂制备方法的步骤图；
[0026]
图2为本发明实施例中混凝土外加剂减水剂制备装置的内部结构示意图；
[0027]
图3为图2中a处的放大示意图；
[0028]
图4为图2中b处的放大示意图；
[0029]
图5为图2中c处的放大示意图；
[0030]
图6为本发明实施例中棘轮和限位块的结构示意图。
[0031]
图中：1-罐体、2-工作腔、3-支撑环、4-密封盖、5-驱动电机、6-主轴、7-存料筒、8-通孔、9-环形板、10-升降杆、11-竖直槽、12-气槽、13-加压机构、131-不完全锥齿轮、132-转轴、133-涡轮、134-锥齿轮、135-棘轮、136-滑槽、137-复位弹簧、138-限位块、14-第一齿轮、15-安装轴、16-第二齿轮、17-搅动板、18-加热条、19-缓冲弹簧、20-叶轮、21-密封筒、22-搅动条、23-辅助放气机构、231-第一水平槽、232-第二水平槽、233-匚形架、234-弹性伸缩杆、235-第一磁铁块、236-第二磁铁块、237-密封块。
具体实施方式
[0032]
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0033]
如图1所示，本实施例提供了一种混凝土外加剂减水剂制备方法，包括以下步骤：
[0034]
步骤一、蒸煮木材：用亚硫酸盐溶液对木材进行蒸煮，得到含有木质素的混合液。
[0035]
步骤二、脱糖浓缩：先对混合液脱糖提取酒精，通过蒸发器对酒精进行浓缩得到浓缩液。
[0036]
步骤三、干燥收集：将浓缩液输送到喷雾器用热风干燥，收集干燥后的减水剂即可。
[0037]
其中，步骤一中用亚硫酸盐溶液对木材进行蒸煮的过程采用如图2至图6所示一种混凝土外加剂减水剂制备装置配合完成，所述混凝土外加剂减水剂制备装置包括顶部开口的罐体1，罐体1内部开设有圆柱形的工作腔2。罐体1底面竖直固定安装有支撑腿，罐体1外侧壁上水平固定安装有支撑环3，支撑环3上可拆卸地安装有密封盖4。罐体1底面通过电机座竖直固定安装有驱动电机5，驱动电机5的输出端固定连接有与工作腔2轴线重合且贯穿工作腔2的主轴6。主轴6上滑动配合有顶面开口的存料筒7，存料筒7为圆筒状且与工作腔2轴线重合，存料筒7上均匀开设有通孔8。存料筒7的外侧壁顶部固定安装有与其轴线重合的环形板9，环形板9底面竖直固定安装有两个升降杆10。罐体1的侧板内开设有与升降杆10竖
直滑动配合的竖直槽11。罐体1的侧板内部开设有两个连通竖直槽11的气槽12，气槽12的端口位于罐体1的外侧壁上。罐体1的底板内部安装有加压机构13。罐体1内侧壁上沿其周向均匀固定安装有若干个竖直的加热条18。将亚硫酸盐溶液输送进入工作腔2内，亚硫酸盐溶液穿过通孔8进入到存料筒7内，直至存料筒7内液面与工作腔2内液面平齐。将木材送入存料筒7内，然后盖上密封盖4。通过加热条18对工作腔2和存料筒7内的亚硫酸盐溶液进行加热，亚硫酸盐溶液对存料筒7内的木材进行蒸煮，木材中的木质素释放到亚硫酸盐溶液中；蒸煮过程中，部分木材沉积到存料筒7底部，部分木材漂浮在存料筒7内亚硫酸盐溶液表面。通过驱动电机5带动主轴6转动。主轴6驱动加压机构13先对气槽12和竖直槽11内的空气进行加压，从而驱动升降杆10、环形板9、存料筒7以及沉积在存料筒7底部的木材缓慢上升；随后气槽12和竖直槽11内的气压迅速降低，升降杆10、环形板9和存料筒7迅速下降恢复至初始高度，沉积在存料筒7底部的木材受到亚硫酸盐溶液的阻力作用缓慢下沉，从而实现了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触，提高了木质素的释放效果。竖直槽11底面竖直固定安装有缓冲弹簧19，升降杆10、环形板9和存料筒7迅速下降恢复至初始高度过程中，缓冲弹簧19对升降杆10起到缓冲作用，避免升降杆10与竖直槽11底面之间发生碰撞造成损伤。
[0038]
加压机构13包括不完全锥齿轮131、转轴132、涡轮133、锥齿轮134、棘轮135、滑槽136、复位弹簧137和限位块138。不完全锥齿轮131水平固定安装在主轴6上。罐体1底板内部沿主轴6径向转动安装有转轴132。转轴132外端固定安装有位于气槽12内的涡轮133，转轴132内端固定安装有与不完全锥齿轮131相互啮合的锥齿轮134。转轴132上位于涡轮133和锥齿轮134之间固定安装有棘轮135。罐体1底板内部开设有滑槽136，滑槽136内安装有复位弹簧137，复位弹簧137端部固定安装有与棘轮135配合的限位块138。主轴6转动时带动不完全锥齿轮131持续转动。不完全锥齿轮131与锥齿轮134进入啮合状态时，锥齿轮134、棘轮135、转轴132和涡轮133同步转动，涡轮133对气槽12和竖直槽11内的空气进行加压，从而驱动升降杆10、环形板9、存料筒7以及沉积在存料筒7底部的木材缓慢上升。当不完全锥齿轮131与锥齿轮134脱离啮合状态时，复位弹簧137的弹力作用将限位块138推出滑槽136，限位块138对棘轮135进行锁止，锥齿轮134、棘轮135、转轴132和涡轮133停止转动。气槽12和竖直槽11内的高压空气经涡轮133中相邻叶片间的空隙迅速流出，气槽12和竖直槽11内气压恢复至初始状态，升降杆10、环形板9和存料筒7迅速下降恢复至初始高度。
[0039]
主轴6顶部水平固定安装有第一齿轮14，罐体1底板上竖直转动安装有四个均匀分布的安装轴15。安装轴15贯穿存料筒7且安装轴15顶部固定安装有与第一齿轮14相互啮合的第二齿轮16。安装轴15上沿其周向均匀固定安装有若干个搅动板17。主轴6转动时带动第一齿轮14转动，第一齿轮14带动第二齿轮16、安装轴15和搅动板17转动，搅动板17对漂浮在存料筒7内亚硫酸盐溶液表面的木材进行搅动，堆积在一起的木材相互之间产生分离，增加了木材与亚硫酸盐溶液的接触面积，提高了木质素的释放效果。搅动板17的宽度自上而下逐渐增加，从而使得搅动板17搅动时上层亚硫酸盐溶液流速小于下层亚硫酸盐溶液，进而使得亚硫酸盐溶液在水平流动的同时产生竖直方向的流动，进一步增加了木材之间的分离程度，进一步提高了木质素的释放效果。
[0040]
安装轴15上位于存料筒7下方固定安装有叶轮20，安装轴15转动时带动叶轮20转动，叶轮20将下方的亚硫酸盐溶液推向上方使得亚硫酸盐溶液产生自下而上的流动。亚硫酸盐溶液穿过存料筒7底板上的通孔8，对粘附在存料筒7底板上的木材进行冲击，使得木材
与存料筒7底板分离，进一步保证了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触。
[0041]
存料筒7底板上转动安装有与安装轴15轴线重合且竖直滑动配合的密封筒21。密封筒21外壁上位于存料筒7底板上方沿其周向均匀固定安装有水平的搅动条22。存料筒7上升过程中，密封筒21与搅动条22一起跟随安装轴15转动，搅动条22对沉积在存料筒7底板上的木材进行搅动，避免木材粘附在存料筒7底板上，确保木材能够与存料筒7底板分离，进一步保证了木材与亚硫酸盐溶液的充分接触。
[0042]
罐体1外侧壁上安装有辅助放气机构23。辅助放气机构23包括第一水平槽231、第二水平槽232、匚形架233、弹性伸缩杆234、第一磁铁块235、第二磁铁块236和密封块237。第一水平槽231开设在罐体1外侧壁上且连通竖直槽11。第二水平槽232开设在罐体1外侧壁上且连通竖直槽11，第二水平槽232位于第一水平槽231正下方且与第一水平槽231相互平行。匚形架233的两个水平段分别滑动配合在第一水平槽231和第二水平槽232内。罐体1外侧壁上沿平行于第一水平槽231的方向固定安装有弹性伸缩杆234。弹性伸缩杆234的伸缩段端部固定连接在匚形架233的竖直段上。匚形架233位于第一水平槽231内的水平段端部固定安装有第一磁铁块235。升降杆10上固定安装有与第一磁铁块235位置对应的第二磁铁块236。匚形架233位于第二水平槽232内的水平段端部固定安装有密封块237。升降杆10上升过程中，第二磁铁块235与第一磁铁块234之间达到最小距离时，二者之间产生的互斥力推动第一磁铁块235和匚形架233沿着第一水平槽231向外滑动，弹性伸缩杆234被拉长，密封块237与第二水平槽232分离，第二水平槽232打开，外界空气通过第二水平槽232与竖直槽11连通，竖直槽11内的高压空气通过第二水平槽232释放，从而使得竖直槽11内的空气迅速释放，确保升降杆10、环形板9和存料筒7能够迅速下降。
[0043]
本发明实施例中混凝土外加剂减水剂制备装置的工作步骤如下：将亚硫酸盐溶液输送进入工作腔2内，亚硫酸盐溶液穿过通孔8进入到存料筒7内，直至存料筒7内液面与工作腔2内液面平齐。将木材送入存料筒7内，然后盖上密封盖4。通过加热条18对工作腔2和存料筒7内的亚硫酸盐溶液进行加热，亚硫酸盐溶液对存料筒7内的木材进行蒸煮，木材中的木质素释放到亚硫酸盐溶液中；蒸煮过程中，部分木材沉积到存料筒7底部，部分木材漂浮在存料筒7内亚硫酸盐溶液表面。通过驱动电机5带动主轴6转动。主轴6驱动加压机构13先对气槽12和竖直槽11内的空气进行加压，从而驱动升降杆10、环形板9、存料筒7以及沉积在存料筒7底部的木材缓慢上升；随后气槽12和竖直槽11内的气压迅速降低，升降杆10、环形板9和存料筒7迅速下降恢复至初始高度，沉积在存料筒7底部的木材受到亚硫酸盐溶液的阻力作用缓慢下沉。主轴6转动时带动第一齿轮14转动，第一齿轮14带动第二齿轮16、安装轴15和搅动板17转动，搅动板17对漂浮在存料筒7内亚硫酸盐溶液表面的木材进行搅动，堆积在一起的木材相互之间产生分离，增加了木材与亚硫酸盐溶液的接触面积，提高了木质素的释放效果。安装轴15转动时带动叶轮20转动，叶轮20将下方的亚硫酸盐溶液推向上方使得亚硫酸盐溶液产生自下而上的流动。亚硫酸盐溶液穿过存料筒7底板上的通孔8，对粘附在存料筒7底板上的木材进行冲击，使得木材与存料筒7底板分离。存料筒7上升过程中，密封筒21与搅动条22一起跟随安装轴15转动，搅动条22对沉积在存料筒7底板上的木材进行搅动，避免木材粘附在存料筒7底板上，确保木材能够与存料筒7底板分离。工作结束后，打开密封盖4，取下存料筒7、环形板9和升降杆10，对存料筒7内的残余木材进行清理，对工作腔2内含有木质素的亚硫酸盐溶液进行抽取即可。
[0044]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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