[發明專利]一種高性能緩凝高效泵送劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910429569.2
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110015858B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 成張佳寧;程文;劉聰;殷紅星;高峰;姚琪;王晨;史珂瑋
• 申請（專利權）人: 南通居者安建筑科學研究院有限公司;南通大學
• 主分類號: C04B24/32
• 分類號: C04B24/32
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 唐雪琴

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種高性能緩凝高效泵送劑及其制備方法。其是通過對碳納米管進行環氧丙醇超支化改性，后與含乙烯基的硅烷偶聯劑水解接枝，繼而與聚羧酸減水劑的不飽和單體接枝共聚形成具有高效減水緩凝作用的減水劑，最終與常規的其它泵送組分復配而成。與現有的泵送劑相比，本發明的泵送劑無需額外添加緩凝劑，具有優異的抗泥性能，且在較小的摻用量下，就能獲得較高的減水率(35?40%)和力學強度(28d抗壓強度可達80MPa)，制備方法簡單，生產效率高，便于工業生產。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種高性能緩凝高效泵送劑及其制備方法。

背景技術

混凝土最本質的性能特征就是強度，高層建筑以及大跨度橋梁等特殊建筑設施對混凝土強度提出了更好的要求。近年來，碳納米管作為一種新型的納米材料，受到了廣泛關注。碳納米管可以看作是由單層或數層極小的圓筒狀石墨片層形成的中空碳籠管，碳納米管中每個碳原子和它相鄰的三個碳原子相連，形成六角形網絡結構，原子之間的鍵合關系是由SP²雜化形成的C=C和C-C共價鍵構成的。這樣優異的結合方式使得碳納米管有著很強的軸向強度、韌性以及彈性模量。因此，不少研究將碳納米管摻入混凝土中以期提高混凝土的抗彎和抗壓強度。然而，現有技術中，碳納米管均是以單獨外加劑的形式加入到混凝土中，由于碳納米管巨大的比表面積，使得其及其容易團聚，難以在混凝土中均勻分散，嚴重制約了該領域的發展。

泵送劑能改善混凝土拌合物泵送性能，通常是由減水組分、緩凝組分、引氣組分、助泵劑、保塑劑等復配而成。其中，減水劑是在不影響混凝土或砂漿拌和物和易性的條件下，能夠減少用水量并提高混凝土或砂漿強度的外加劑，包括木質素系減水劑、萘系減水劑、水溶性樹脂類減水劑、糖蜜型減水劑、腐殖酸鹽減水劑、聚羧酸系減水劑。與其他類減水劑相比，聚羧酸系減水劑能夠在在較低用量的情況下，對水泥顆粒具有強烈的分散作用，減水效果明顯。這是因為該類減水劑呈梳狀吸附在水泥顆粒表面，側鏈伸入液相，從而使水泥顆粒之間具有顯著的空間位阻斥力作用；同時，側鏈上帶有許多親水性活性基團（如-OH、-O-、-COO-等），它們使水泥顆粒與水的親和力增大，水泥顆粒表面溶劑化作用增強，水化膜增厚。因此，該類減水劑具有較強的水化膜潤滑減水作用。由于聚羧酸系減水劑分子中含有大量羥基（-OH）、醚基（-O-）及羧基（-COO-），這些極性基具有較強的液—氣界面活性，因而該類減水劑還具有一定的引起隔離“滾珠”減水效應。聚羧酸系減水劑的減水率對摻量的特性曲線更趨線性化，其減水率一般為25%—35%，最高可達40%。聚羧酸系減水劑還具有一定的引氣性和緩凝性。然而，聚羧酸系減水劑對砂石含泥量敏感，當混凝土體系中的含泥量較高時，聚羧酸減水劑表現出減水率不足，坍落度損失大等現象，因此，如何有效解決聚羧酸減水劑對砂石含泥量敏感是亟待解決的問題。

本發明發明人針對上述技術問題，進行了大量實驗研究，首次開發了一種高性能緩凝高效泵送劑。其是通過對碳納米管進行環氧丙醇超支化改性，后與含乙烯基的硅烷偶聯劑水解接枝，繼而與聚羧酸減水劑的不飽和單體接枝共聚形成具有高效減水緩凝作用的減水劑，最終再與常規的其它泵送組分復配而成。本發明中碳納米管經環氧丙醇超支化改性后，碳納米管由于表面大量的支鏈存在，能顯著打開相鄰分子的團聚，同時由于環氧丙醇開環后含有大量的羥基，具有極強的親水性，使得碳納米管能夠均勻分散于混凝土中，并且，上述羥基的存在能協同提高聚羧酸的減水、緩凝作用，并稀釋粘土對聚羧酸的吸附作用；此外，由于大量支鏈的存在，形成了一定空間位阻，一定程度上阻礙了粘土對聚羧酸的吸附，從而降低粘土對聚羧酸減水效率的影響。與現有的泵送劑相比，本發明的泵送劑無需額外添加緩凝劑，且在較小的摻用量下，就能獲得較高的減水率和力學強度，具有較高的經濟和社會意義。

發明內容

本發明為解決現有技術存在的問題，提供一種高性能緩凝高效泵送劑及其制備方法，該高性能緩凝高效泵送劑含有環氧丙醇超支化碳納米管改性的聚羧酸減水劑，與現有的泵送劑相比，本發明的泵送劑抗泥性好，在極小的摻用量下，就能獲得較高的減水率和力學強度，其制備方法簡單，生產效率高，便于工業生產。