[發(fā)明專利]一種混凝土用超緩凝劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210076492.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN102617061A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃波;王軍;劉明;王嬋;唐玉超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中建商品混凝土有限公司;中建三局建設(shè)工程股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/04
• 分類號(hào): C04B24/04;C04B103/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土用超緩凝劑及其制備方法，屬于化學(xué)建材領(lǐng)域。

背景技術(shù)

緩凝劑是當(dāng)今混凝土中廣泛應(yīng)用的一種化學(xué)外加劑。它能夠延緩水泥的水化速率，調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，改善混凝土的施工性能。緩凝劑種類較多，目前普遍使用的有蔗糖、檸檬酸、葡萄糖酸鈉以及無機(jī)磷酸鹽等。預(yù)拌混凝土在生產(chǎn)中經(jīng)常需要摻入一定量的緩凝劑，使新拌混凝土在較長時(shí)間內(nèi)保持塑性，便于混凝土的運(yùn)輸和澆灌成型。

隨著社會(huì)的發(fā)展和高性能混凝土的問世，各種大型工程和高層建筑也不斷出現(xiàn)，緩凝劑的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，對(duì)緩凝劑的性能要求也越來越高。例如，大體積混凝土的施工，采用普通緩凝劑效果不夠理想，容易產(chǎn)生溫度裂縫，降低混凝土強(qiáng)度；高層建筑物在施工過程中為避免出現(xiàn)“冷接頭”，要求混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長到24小時(shí)，甚至更長。普通緩凝劑作用時(shí)間短，顯然已無法滿足上述施工的要求。因此，具有超強(qiáng)緩凝作用的混凝土外加劑的開發(fā)顯得十分必要。

目前超緩凝劑在日本得到廣泛研究，我國也有專利報(bào)道。例如專利CN1834052A介紹了一種混凝土超緩凝減水劑及其制備方法，其中的超緩凝組分為乙烯胺烷基膦酸鹽和膦丁烷三羧酸。復(fù)配這兩種成份對(duì)水泥具有很好的緩凝特性，但膦丁烷三羧酸制備方法復(fù)雜，生成成本較高。

CN1410382A提供了一種能大幅度延長水泥穩(wěn)定類路面基層材料延遲成型時(shí)間的超緩凝劑及其應(yīng)用方法。該超緩凝劑由重量90％～95％的蔗糖和重量5％～10％的選自木質(zhì)素、木鈣、單糖和糖鈣中任一種物質(zhì)或者它們中多種混合物組成。上述緩凝劑雖然可使水泥穩(wěn)定類路面基層的混合料的成型時(shí)間延長到6h以上，但用于混凝土?xí)r緩凝時(shí)間相對(duì)較短。另外，摻量過大會(huì)降低基層的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種混凝土用超緩凝劑及其制備方法，該方法生產(chǎn)的超緩凝劑緩凝效果好，初凝時(shí)間≥24h，對(duì)由其制備的混凝土的強(qiáng)度具有后期增強(qiáng)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種混凝土用超緩凝劑，其特征在于：它是在金屬鹽催化劑的催化作用下，由亞磷酸、亞磷酸二酯中的一種和具有4-8個(gè)碳原子的環(huán)狀酸酐按摩爾比為1-2.5∶1，在85～150℃的溫度條件下反應(yīng)，冷卻后加入堿性溶液調(diào)節(jié)體系的pH為6～8而得到的。

按上述方案，所述的具有4-8個(gè)碳原子的環(huán)狀酸酐選自馬來酸酐、琥珀酸酐、2-甲基琥珀酸酐、戊二酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或一種以上的混合。

按上述方案，所述的環(huán)狀酸酐優(yōu)選為馬來酸酐或琥珀酸酐。

按上述方案，所述的亞磷酸二酯為如下結(jié)構(gòu)：

其中R為具有1至6個(gè)碳原子的烷基和苯基。包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和苯基等。

按上述方案，鑒于溶解特性，所述的亞磷酸二酯優(yōu)選為亞磷酸二甲酯或亞磷酸二乙酯。

一種混凝土用超緩凝劑的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

(1)以亞磷酸、亞磷酸二酯中的一種和具有4-8個(gè)碳原子的環(huán)狀酸酐按摩爾比為1-2.5∶1，選取原料，配制亞磷酸、亞磷酸二酯中的一種和酸酐以及金屬鹽催化劑的混合溶液；

(2)在金屬鹽催化劑的催化作用下，85～150℃反應(yīng)4～8小時(shí)，冷卻；

(3)加入堿性溶液調(diào)節(jié)體系的pH為6～8而得終產(chǎn)品超緩凝劑。

按上述方案，所述的金屬鹽催化劑為鐵鹽或亞鐵鹽，所述金屬鹽催化劑的用量為反應(yīng)物總重量(亞磷酸、亞磷酸二酯中的一種和具有4-8個(gè)碳原子的環(huán)狀酸酐的總質(zhì)量)的0.1％-1wt％。

按上述方案，所述的金屬鹽催化劑為硫酸鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵或硝酸亞鐵，進(jìn)一步優(yōu)選硫酸鐵或硫酸亞鐵。

按上述方案，所述的堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水或三乙醇胺，優(yōu)選為氫氧化鈉。

按上述方案，所述的制備方法還包括進(jìn)行脫除溶劑后處理的步驟。

本發(fā)明利用具有4-8個(gè)碳原子的環(huán)狀酸酐與亞磷酸或亞磷酸二酯發(fā)生親核加成—消除反應(yīng)，生成羰基化合物，然后生成的羰基化合物在金屬鹽催化劑作用下，進(jìn)一步與亞磷酸或其酯發(fā)生羰基加成反應(yīng)，得到所需超緩凝劑。以琥珀酸酐為例，發(fā)生反應(yīng)如下：

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的超緩凝劑緩凝時(shí)間長，初凝時(shí)間≥24h，并且可以通過摻量調(diào)控緩凝效果。

2.本發(fā)明的超緩凝劑對(duì)由其制備的混凝土強(qiáng)度具有后期增強(qiáng)效果，可提高混凝土28天的抗壓強(qiáng)度。

3.制備方法簡單，綠色無污染，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。