[發(fā)明專利]一種多功能增強(qiáng)型混凝土外加劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410289423.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104086112A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江蕓;李偉;王毅;丁蓓;鄭春揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇奧萊特新材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B24/32
• 分類(lèi)號(hào): C04B24/32;C08F283/06;C08F220/06;C08F220/58
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多功能增強(qiáng)型混凝土外加劑及其制備方法，尤其涉及一種高減水、早強(qiáng)和納米增效型聚羧酸系外加劑及其制備方法，該外加劑應(yīng)用于高減水率和提高早期、后期強(qiáng)度要求的建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的普通型聚羧酸減水劑已達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的減水率水平，但早強(qiáng)、增強(qiáng)型聚羧酸減水劑的研究距國(guó)際水平還有很大的差距，這極大的限制了聚羧酸減水劑在普通預(yù)制構(gòu)件混凝土和高強(qiáng)管樁混凝土等領(lǐng)域的應(yīng)用。介于綠色環(huán)保要求，聚羧酸系正在逐步替代萘系減水劑，但聚羧酸系高性能減水劑的緩釋性能延長(zhǎng)了產(chǎn)品施工周期，并且許多領(lǐng)域需要在提高混凝土的工作性能的同時(shí)能夠進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度。

目前主要依靠在聚羧酸系減水劑中復(fù)配早強(qiáng)劑的方法來(lái)提高混凝土的早期強(qiáng)度，但存在摻量控制和兩者相溶性差的問(wèn)題。通過(guò)合成的方法制備具有早強(qiáng)功能的聚羧酸系減水劑的報(bào)道較少，且大多早強(qiáng)效果不理想。而混凝土增強(qiáng)的主要方法是制備鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土，或者以鋼纖維、碳纖維、等先進(jìn)纖維材料進(jìn)行物理增強(qiáng)，導(dǎo)致了高性能混凝土的成本增高，使得高性能混凝土難以推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有的混凝土強(qiáng)度技術(shù)問(wèn)題，提供了一種具有高減水特性又有良好的早期及后期強(qiáng)度的多功能增強(qiáng)型混凝土外加劑，本發(fā)明的另一目的是提供上述外加劑的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方法是：本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，旨在研究合成一種本身具有早強(qiáng)功能的聚羧酸系減水劑，通過(guò)分子結(jié)構(gòu)修飾，引入具有早強(qiáng)功能的特征基團(tuán)，加以少量納米級(jí)氧化石墨烯合理復(fù)配，制備出一種早強(qiáng)增效型聚羧酸減水劑，能夠明顯提高混凝土早期強(qiáng)度，加速模板周轉(zhuǎn)速度，且后期強(qiáng)度明顯提高，減少甚至免去蒸汽養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。不僅能夠提高混凝土本身的性能，適用于預(yù)制構(gòu)件與管樁混凝土等高性能混凝土，更能在滿足混凝土早強(qiáng)要求的情況下節(jié)約資源、能源，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，并大幅提高效益。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種多功能增強(qiáng)型混凝土外加劑，其特征在于由早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PCs與納米級(jí)氧化石墨烯GO組成；其中早強(qiáng)型減水劑中有效固含PCs與GO的質(zhì)量比為10～30:1；早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PCs的組分及各組分的重量份分別如下：

優(yōu)選所述不飽和聚醚為異丁烯基聚氧乙烯醚HPEG，數(shù)均分子量范圍為2000～3000；所述帶功能基團(tuán)單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)；所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基丙酸或巰基乙酸；所述的引發(fā)劑為雙氧水或過(guò)硫酸銨；所述的還原劑為L(zhǎng)-抗壞血酸；所述的中和堿液為NaOH、二乙醇胺、三乙醇胺或三異丙醇胺。

本發(fā)明還提供了制備上述的多功能增強(qiáng)型混凝土外加劑的方法，其具體步驟如下：

A.早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PCs的制備

a.底料中稱取不飽和聚醚80重量份和50～60重量份水，投入反應(yīng)釜，攪拌速率為200～300rpm，加入引發(fā)劑0.6～2重量份；

b.稱取丙烯酸8～12重量份、帶功能基團(tuán)單體1.5～4重量份，加20～30重量份水?dāng)嚀u勻，配為滴加料1；

c.稱取鏈轉(zhuǎn)移劑0.5～1.8重量份、還原劑0.12～0.3重量份，加30～40重量份水搖勻，配為滴加料2；

d.底料在反應(yīng)溫度為30～60℃條件下攪拌，同時(shí)開(kāi)始滴加料1和滴加料2的滴加，保溫，用堿液8.4～13.2重量份中和使pH值范圍為6～7，加50～70重量份水混合均勻得到高減水、早強(qiáng)型聚羧酸減水劑PCs；

B.將步驟A制得的減水劑PCs與GO復(fù)配，兩者固體質(zhì)量比范圍為10～30:1，得到早強(qiáng)增效型高減水聚羧酸系外加劑GO-PCs。

優(yōu)選步驟A所述聚合反應(yīng)溫度為35～60℃；優(yōu)選滴加料1的滴加時(shí)間為3～5h，滴加料2的滴加時(shí)間為時(shí)間為3.5-5.5h，滴加結(jié)束后保溫時(shí)間1～2h。

有益效果：

本發(fā)明中不飽和聚醚與丙烯酸、AMPS聚合反應(yīng)，引入羧基、磺酸基和酰胺基。酰胺基是兩性基團(tuán)，可以降低羧酸聚合物分子對(duì)無(wú)機(jī)鹽離子的敏感性，保持其伸展構(gòu)象，更好地起到分散作用，通過(guò)氫鍵吸附大量的水，在水泥顆粒間形成吸附水化膜，有效地防止水泥顆粒的聚結(jié)，有效地降低了失水量，同時(shí)提高混凝土坍落度的保持能力，另外，磺酸基的引入能水泥分散性提高，使水化速度增大，酰胺基團(tuán)能夠起到早強(qiáng)作用。

本發(fā)明的高減水早強(qiáng)增效型聚羧酸外加劑的使用方法，對(duì)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥均有較好的適應(yīng)性，并具有高減水率、對(duì)混凝土具有早強(qiáng)、增強(qiáng)的特點(diǎn)。