用于配制中低强度等级混凝土的聚羧酸系缓凝高效减水剂

摘要

本发明公开了一种用于配制中低强度等级混凝土的聚羧酸系缓凝高效减水剂，所述减水剂由下列组分按有效固体含量重量百分比配制而成：低引气型聚羧酸母液9～15％、缓凝剂0.5～3.0％、稳泡剂0.01～0.03％、引气剂0.03～0.10％、增稠剂0.02～0.08％、活化剂0.05～0.20％、其余为水。其制备方法：按各组分的有效固体含量重量百分比称量各组分，然后放在搅拌反应釜中慢速搅拌10～30min即得。本发明的聚羧酸系缓凝高效减水剂通过调节各组分的比例，可满足中低强度等级混凝土(C15～C40)的使用要求，且具有掺量范围宽、减水率高、缓凝效果好、低氯低碱含量、混凝土收缩率比低、绿色环保等优点，可配置出绿色经济的高性能混凝土。

说明书

技术领域

本发明属于化学建材建筑领域，特别是涉及用于配制中低强度等级混凝土的聚羧酸系缓凝高效减水剂，它适用于预拌商品混凝土生产，可用于配制大流动度混凝土、低收缩徐变混凝土、自密实免振捣混凝土、高耐久性混凝土、低热大体积混凝土等。

背景技术

目前国内广泛使用的高效减水剂类型主要是萘磺酸甲醛缩合物类、氨基磺酸盐类、三聚氰胺类。这些减水剂都具有一定的局限性。用萘系和三聚氰胺高效减水剂拌制混凝土的坍落度损失快，而氨基磺酸盐类的减水剂容易引起混凝土的离浙和泌水。近年来土木结构对混凝土各种性能要求不断提高，这就对高效减水剂提出了更高的要求。因此开发减水率高、增强效果好且能有效控制坍落度损失的新型高效减水剂已经成为混凝土外加剂领域研究的焦点。聚羧酸盐类高效减水剂因具有分散性能高、适用范围广，能阻止坍落度损失，具有绿色环保等优点而倍受人们的关注。

聚羧酸系高效减水剂的研究以日本发展较快，从80年代开始研制应用聚羧酸高性能减水剂开始，到1995年，聚羧酸系减水剂在日本的使用量就超过了萘系减水剂，1998年后聚羧酸系减水剂的使用量更是占高效减水剂总使用量的60％以上，是萘系减水剂总量的2.5倍。我国在2005年后的短短几年内，聚羧酸的研究应用不断取得突破性进展，工业化聚羧酸产品大量出现。但是聚羧酸产品价格较贵，与其他外加剂相容性差，掺量过低难以控制、新拌混凝土含气量过大、抗压强度偏低等问题大大限制了聚羧酸系减水剂在中低强度等级商品混凝土(C15～C40)中的推广应用。

本发明是经过物理改性剂与低引气型聚羧酸优化复配的新产品。这种产品专门为商品混凝土设计使用，解决了聚羧酸在商品混凝土中推广应用的难点，尤其在中低强度等级混凝土中有着自己显著的优势，可以完全取代目前市场上的萘系减水剂，而且掺量范围更宽，有利于计量，已在多家商品混凝土搅拌站成功使用并取得良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于配制中低强度等级混凝土的聚羧酸系缓凝高效减水剂，其具有掺量范围宽、减水率高、缓凝效果好、低氯低碱含量、混凝土收缩率比低、绿色环保等优点，可配置出绿色经济的高性能混凝土。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

本发明根据聚羧酸减水剂的复配机理，提出一种以低引气聚羧酸母液为主，辅之以彼此间具有良好相容性的缓凝剂、稳泡剂、引气剂、增稠剂、活化剂等组分，经混合、搅拌形成均匀的溶液，通过各组分性能的相互促进，从而获得具有优良性能叠加效应的聚羧酸系缓凝高效减水剂。

本发明实施步骤为往反应釜中依次投入各组分，搅拌至其溶解成均匀溶液。各组分按一定的有效固体含量重量百分比配置而成：

低引气型聚羧酸母液    9～15％

缓凝剂    0.5～3.0％

稳泡剂    0.01～0.03％

引气剂    0.03～0.10％

增稠剂    0.02～0.08％

活化剂    0.05～0.20％

其余为水

所述低引气型聚羧酸母液为同时使用酯类大单体和醚类大单体并通过氧化-还原引发体系来引发聚合的60％浓度的高分子接枝共聚物水溶液。其分子结构式如下：

其中，R₁为H或CH₃，R₂为CONH₂、CH₂SO₃Na或COOM，M为氢原子、一价金属离子、铵基或有机铵基，x、y、a、b为共聚物重复单元的链节数，介于1～10之间，m、n为环氧乙烷的加成摩尔平均数，介于10～50之间。

所述缓凝剂为膦丁烷三羧酸、六偏磷酸钠、糖蜜、葡萄糖酸钠等按照同等重量比复配并加水稀释为60％浓度的产品。

所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液类、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、α-烯基磺酸钠(AOS)中的任意一种。

所述引气剂为三萜皂甙、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠、烷基酚环氧乙烷缩合物按照比例复合而成的产品，复合质量比例为2∶1∶1。

所述增稠剂为羟丙基二淀粉磷酸脂、磷酸化二淀粉磷酸酯中的任意一种与羧甲基纤维素钠、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的任意一种按照比例复合的产品，复合质量比为1∶2。

所述活化剂为氨基三亚甲基膦酸钾、己二胺四亚甲基膦酸钾盐中的一种或两种，两种按照同等重量比复配而成。

由于本发明各组分几乎无引入氯离子与碱，而且使用了减水率较高的非引气型聚羧酸母体，可降低混凝土的收缩率比，并对缓凝剂进行复配来提高缓凝效果，因此本发明具有以下优点：

1、能通过控制各组分的添加比例，方便的调节产品性能；

2、使用缓凝剂不仅可以调整混凝土的凝结时间，还可以减缓混凝土的坍落度损失；

3、利用活化剂来提高混凝土的综合性能，提高产品的适应性；

4、低氯低碱含量，混凝土收缩率比低，可延长混凝土的使用寿命；

5、与粉煤灰和矿渣等掺和料适应性好，可配制出绿色经济的混凝土。

具体实施方式

实施例1

往5000L反应釜中加入水4415kg，然后依次投入低引气型聚羧酸母液500kg、缓凝剂85kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.6kg、引气剂1.8kg、羟乙基甲基纤维素醚1.0kg、羟丙基二淀粉磷酸脂0.5kg、己二胺四亚甲基膦酸钾盐3kg，搅拌至其溶解成均匀溶液(约20min)，质量浓度为7.01％。

实施例2

往5000L反应釜中加入水4300kg，然后依次投入低引气型聚羧酸母液600kg、缓凝剂100kg、α-烯基磺酸钠(AOS)0.6kg、引气剂1.6kg、羧甲基纤维素钠0.8kg、磷酸化二淀粉磷酸酯0.4kg、氨基三亚甲基膦酸钾5kg，搅拌至其溶解成均匀溶液(约20min)，质量浓度为8.38％。

实施例3

往5000L反应釜中加入水4150kg，然后依次投入低引气型聚羧酸母液750kg、缓凝剂100kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1kg、引气剂2kg、羟丙基甲基纤维素醚1.4kg、磷酸化二淀粉磷酸酯0.7kg、己二胺四亚甲基膦酸钾盐4kg，搅拌至其溶解成均匀溶液(约20min)，质量浓度为10.18％。

实施例4

往5000L反应釜中加入水4140kg，后依次投入低引气型聚羧酸母液700kg、缓凝剂140kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.8kg、引气剂3kg、羟乙基纤维素醚2kg、羟丙基二淀粉磷酸脂1kg、己二胺四亚甲基膦酸钾盐4kg，氨基三亚甲基膦酸钾4kg，搅拌至其溶解成均匀溶液(约20min)，质量浓度为10.38％。

在上述实施例中，所述低引气型聚羧酸母液为同时使用酯类大单体和醚类大单体并通过氧化-还原引发体系来引发聚合的60％浓度的高分子接枝共聚物水溶液。其分子结构式如下：

其中，R₁为H或CH₃，R₂为CONH₂、CH₂SO₃Na或COOM，M为氢原子、一价金属离子、铵基或有机铵基，x、y、a、b为共聚物重复单元的链节数，介于1～10之间，m、n为环氧乙烷的加成摩尔平均数，介于10～50之间。

所述缓凝剂为膦丁烷三羧酸、六偏磷酸钠、糖蜜、葡萄糖酸钠等按照同等重量比复配并加水稀释为60％浓度的产品。

所述引气剂为三萜皂甙、烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠、烷基酚环氧乙烷缩合物按照比例复合而成的产品，复合质量比例为2∶1∶1。

对实施例1到实施例4所制得的聚羧酸系缓凝高效减水剂进行测试。

所用水泥为建福P.O42. 5R普通硅酸盐水泥，砂为细度模数Mx＝2.6的中砂，石子为粒径5～20mm连续级配的碎石。减水剂掺量为1.5％，按照GB8076-1997进行测定。

检测结果列于表1。

表1  性能检测结果