[發明專利]一種聚醚類超早強型混凝土超塑化劑

有效

• 申請號: 200710024392.5
• 申請日: 2007-06-18
• 公開（公告）號: CN101066853A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 劉加平;冉千平;繆昌文;洪錦祥;毛永琳;尚燕;沙建芳
• 申請（專利權）人: 江蘇博特新材料有限公司
• 主分類號: C04B24/32
• 分類號: C04B24/32;C04B103/32
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種聚醚類超早強型混凝土超塑化劑，這種超塑化劑在不延緩水泥凝結時間的前提下，能夠顯著提高混凝土早期強度，屬混凝土外加劑技術領域。

背景技術

聚羧酸類外加劑與傳統萘系、三聚氰胺等縮聚型外加劑相比由于具有摻量低、分散性好、分子結構上自由度大等優點已成為了世界性的研究熱點和發展重點，被稱為第三代超塑化劑。據報道，日本接枝共聚物外加劑已占所有高性能外加劑產品總數的80％以上，國內由于核電、水利、橋梁、隧道等大型基礎設施的興起，尤其是國家鐵路客運專線網工程的規劃實施，對高性能外加劑的市場需求持續增長。目前市場上接枝共聚物外加劑在一定程度上延緩了水泥的水化，特別是養護溫度低時，但由于其早期強度發展緩慢，限制了其在寒冷氣候下的使用。即便是在常溫條件下，混凝土1d抗壓強度也僅能達到設計強度的20~30％，3d抗壓強度達到設計強度的40％左右。此外混凝土耐久性問題越來越引起建筑工程師們的重視，大量的礦物摻合料被應用到混凝土改善混凝土抗環境侵蝕問題，然而大部分礦物摻合料均顯著降低混凝土的早期力學性能，這也影響到了其在建材領域的更廣泛的應用。

建筑工程師為了提高混凝土早期強度，加快模板周轉，提高施工進度，不得不采用降低水膠比、提高水泥標號或水泥用量的方法，以及添加早強劑的技術途徑盡量提高混凝土的早期強度。氯鹽類早強劑是最早應用的無機鹽類早強劑，可以提高混凝土的早期強度，但卻嚴重影響混凝土的后期強度，并且由于其含有C1，易引起鋼筋脫鈍銹蝕，而被限制應用。硫酸鹽類早強劑容易導致后期性能變差，混凝土表面易析出“白霜”，影響外觀，且提高了混凝土中的堿含量，會加速堿骨料反應。醇胺類早強劑雖然對混凝土的后期性能影響不大且沒有氯離子，但其摻加量難以控制，容易造成混凝土嚴重緩凝和混凝土強度下降，而且其高昂的價格影響了其在混凝土行業的應用。美國專利US4444593公布了碳酸鈉和硫酸鐵的復合型早強劑，日本專利JP6005050公布了碳酸鈉和硫酸鋁的組合物，其共同特點是：把它們摻入混凝土后，在提高早期強度(1天以內)強度的同時，但降低了28天的強度，從而使抗滲性下降，不利于耐久性的提高。

綜上所述，采用傳統無機鹽或有機早強劑提高混凝土早期強度是不能令人滿意的，其摻量高，降低了混凝土后期強度。而目前市場上的聚羧酸外加劑的早強效果也是不能完全令人滿意的，尤其是低溫環境下的強度發展發展緩慢。而當復配傳統無機鹽或有機早強劑到高效減水劑中，不但易發生分層，貯存穩定性變差，而且會降低減水劑的分散性能。

發明內容

本發明的目的是研制沒有背景技術所述的那些缺點，生產技術相對簡單以及具有減水率高、早期增強效果好、穩定均勻、價格低廉的的聚醚類混凝土超塑化劑及其制備工藝。

申請人經過研究發現，接枝共聚物側鏈長度是水泥水化速度的主要影響因素。側鏈越長，水泥水化越快，且長支鏈由于其強的空間位阻效應導致共聚物優異的分散性，也加快了水泥的水化，有利于混凝土早期強度的提高。

申請人經過研究還發現，要提高混凝土早期強度尤其是蒸養混凝土，其含氣量的控制至關重要。本發明采用一種反應性消泡劑共聚到接枝共聚物主鏈中，不但保證了共聚物的低含氣量，而且實現了高貯存穩定性。

申請人經過研究還發現，接枝共聚物化學結構中中和堿的種類對混凝土早期強度發展影響也很大，采用水溶性有機烷氧基胺中和接枝共聚物有利于提高混凝土早期強度。

基于上述研究，本發明所述的接枝共聚物可由下列步驟制備而成：

1)水性自由基共聚反應：由84～94％單體a，5％～15％單體b和1～3％單體c在水性介質中發生自由基共聚反應，其中a+b+c的總量按重量計為100％；其中：

單體a用通式1表示：

式中X表示O或CH₂。R₁是氫原子或甲基。n和m分別為環氧乙烷和環氧丙烷鏈節的平均加成摩爾數，環氧乙烷和環氧丙烷鏈節可以是均聚物、無規共聚物或嵌段共聚物、二嵌段或多嵌段共聚物。其中n+m＝90～200，m＝0～30。

單體b用通式2表示：

式中R₂是氫原子或甲基，R₃是氫原子或，M₁表示有機胺基。單體b可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸或這些不飽和酸的有機胺鹽，這些單體可以單獨使用也可以由兩種或兩種以上成份的混合物形式使用。其羧酸基團在共聚物中提供吸附點和電斥力。

單體c用通式3表示：