[發(fā)明專利]一種超高性能混凝土用減縮劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110017306.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112830704B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明;高育欣;楊文;張磊;曾超;王福濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: C04B24/32
• 分類號: C04B24/32;C04B28/04;C08F222/20
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發(fā)明公開了一種超高性能混凝土用減縮劑及其制備方法，該減縮劑以馬來酸酐、聚乙二醇及其衍生物、聚丙二醇及其衍生物為主要原料，在催化劑作用下，通過酯化、聚合反應(yīng)制備。制備方法步驟為：(1)酯化：將馬來酸酐、聚乙二醇類物質(zhì)、聚丙二醇類物質(zhì)在催化劑作用下酯化反應(yīng)，得到化合物A溶液；(2)聚合：向A溶液中分別滴加過硫酸鹽溶液，并控制反應(yīng)溫度在50～60℃之間反應(yīng)1～4小時；(3)中和：反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，加入堿調(diào)整溶液pH至6～7，即得到超高性能混凝土用減縮劑。本發(fā)明的超高性能混凝土用減縮劑不僅對混凝土早期塑性收縮具有明顯抑制效果，而且摻量低、對凝結(jié)時間無明顯影響，并能與聚羧酸減水劑協(xié)同使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種超高性能混凝土用減縮劑及其制備方法。

背景技術(shù)

超高性能混凝土(UHPC)具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐久性能，能滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)朝更高、更長、更輕的方向發(fā)展，目前在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)及薄壁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用得到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛認(rèn)可。由于UHPC水膠比低、膠凝材料用量大、礦物摻合料比例高、粗骨料摻量低等特點(diǎn)，使得其在凝結(jié)硬化以及硬化后服役過程中伴隨著較大的自收縮。因收縮所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力會加劇混凝土構(gòu)件開裂風(fēng)險，影響其耐久性。如何有效控制UHPC的收縮，提高其應(yīng)用性能受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。

減縮劑具有良好的降低混凝土收縮作用，是防止水泥基材料產(chǎn)生裂縫的有效的措施之一，其通過降低混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔溶液的表面張力減少溶液水分蒸發(fā)，從而降低混凝土的收縮應(yīng)力，改善混凝土開裂問題。目前水泥基材料用減縮劑主要以小分子醇類、醚類、有機(jī)醇胺類為主。醇類減縮劑包括二級醇、三級醇及其同系物，此類物質(zhì)沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)，易燃，在工程實(shí)際中使用不方便且摻量大，緩凝性重；醚類減縮劑主要有乙二醇醚，聚氧乙烯基醚，聚氧乙烯烷基醚等，這類物質(zhì)在減縮效果相對要好，但是大部分醚易揮發(fā)，有刺激性氣味，對操作人員健康有危害，且與聚羧酸減水劑的存在相容性問題；而烷醇胺類減縮劑價格昂貴，導(dǎo)致應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對傳統(tǒng)小分子減縮劑摻量高、緩凝劑重，影響混凝土強(qiáng)度且與聚羧酸減水劑相容性差的問題，提供了一種超高性能混凝土用減縮劑及其制備方法。

本發(fā)明提供的超高性能混凝土用減縮劑，以馬來酸酐、聚乙二醇類物質(zhì)、聚丙二醇類物質(zhì)作為原料，通過酯化和聚合反應(yīng)制成，其中，馬來酸酐、聚乙二醇類物質(zhì)、聚丙二醇類物質(zhì)的摩爾比為1:1:0.2～1:2:0.5。

所述聚乙二醇類物質(zhì)為聚丙二醇及其衍生物。優(yōu)選的是，聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、三乙二醇單甲醚中的一種。

所述聚丙二醇類物質(zhì)為聚丙二醇及其衍生物。優(yōu)選的是，所述聚丙二醇類物質(zhì)為聚丙二醇、聚丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丁醚中的一種。

所述催化劑為硫酸、鹽酸、磷酸、對甲苯磺酸中的一種，用量為原料總質(zhì)量的1～3％。

所述超高性能混凝土用減縮劑的制備方法，步驟如下：

(1)酯化：將馬來酸酐、聚乙二醇類物質(zhì)、聚丙二醇類物質(zhì)加入反應(yīng)容器內(nèi)，攪拌均勻后，在1～2小時內(nèi)滴加完畢催化劑，然后在40～70℃反應(yīng)4～8小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫得到化合物A溶液；

(2)聚合：向A溶液中分別滴加過硫酸鹽溶液，1.5～2.5小時內(nèi)滴加完畢，并控制反應(yīng)溫度在50～60℃之間，繼續(xù)反應(yīng)1～4小時。所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的任意一種，過硫酸鹽用量為A溶液的0.5％～1％

(3)中和：反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，加入堿調(diào)整溶液pH至6～7，即得到超高性能混凝土用減縮劑。所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、二乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺中的任意一種或多種。

本發(fā)明制備的超高性能混凝土用減縮劑具有如下結(jié)構(gòu)：