酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种应用于应急混凝土工程的早强聚羧酸高性能减水剂技术领域。本发明所说的酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂，其质量组份为：30～60％的酯醚混合型早强聚羧酸高性能减水剂、0.1～5％的复合无机盐类早强剂、0.1～0.6％的聚氧乙烯类消泡剂、10～40％的复合氟硅酸盐、1～15％的复合有机类加速固化剂。本发明加入加速固化剂组份后混凝土施工的和易性和适应性仍得到良好调整；添加增强化学粘结力的氟硅酸盐及硅酸盐的加速固化剂后，加快和增强混凝土粘结力，形成混凝土早强的叠加作用，使超早强性能大大提升。使用普通硅酸盐水泥Po42.5时，8小时抗压强度均≥30MPa，达到本发明之目标。

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于应急混凝土工程的早强型聚羧酸高性能减水剂技术领域。

背景技术

混凝土是建筑、水利、港口、公路、铁路、航空、核电及军事工程中使用十分广泛的结构施工的重要材料，很多工程中对混凝土的早期强度(1～3天即24～72小时的强度)提出了要求，对这方面的应用技术已进行了探索和研究。专利CN101205128A提出一种以烯丙基聚氧乙烯醚为原料制备的早强型聚羧酸系高性能减水剂，适用于对混凝土早期强度(2天以内)有较高要求的混凝土工程。但对于混凝土应用在高速公路，高速铁路、水库堤坝抢修和快速军事工程施工等一些特殊场合；如对高速公路损坏的路基路面，短时间内恢复重型运输车辆通行进行抢修的要求，现场予制构件合拢处混凝土浇注快速合拢早强的要求、耐高强度冲击波的军事壕堤等设施快速早强的要求，和水库大坝快速修补等工程快速抢修，目前尚没有此类超早强的高性能减水剂能达到满足在8小时之内，使浇注的混凝土的抗压强度达到30Mpa以上的性能，影响和限制了高性能混凝土的使用。

发明内容

本发明的目的就是解决目前国内混凝土施工中急缺的一种新超早强混凝土高性能减水剂，并通过实践应用，迅速为市场提供一种综合性能较好的，并能大幅度提高混凝土短时间强度的超早强聚羧酸高性能减水剂。

目前在混凝土减水剂的品种中，经试验和实际应用结果表明，聚羧酸系高性能减水剂具有很好的增强效果。掺加该高性能减水剂后，混凝土的抗压强度得到迅速的增加，尤其是其早期强度；而且随着时间的延长，其后期强度能继续增加和提高，是理想的基本材料。本申请的发明人利用已获得的授权专利“CN101125743A”的生产工艺，对其中参与聚合的单体的原料、品种、规格和配比，反复比较作了调整，制得的酯醚混合型聚羧酸系高性能减水剂，在1-3天的早强性能已大大提高，在地铁管片、管桩行业的获得认可和应用，但要达到混凝土搅拌浇柱后8小时的抗压强度达到≥30Mpa，尚有差距。

本申请的发明人又经过反复多次的研究和试验发现，为加快水泥的水化过程，除了保证一定的养护条件和温度因素外，寻找使普通硅酸盐水泥能迅速促凝固化，并不断加快水泥水化硬化过程也是十分重要的，基于上述之研究，本申请的发明人除在酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂的合成过程中对参与聚合的单体组份和工艺条件进行改进，还添加复合早强剂，再配制硅酸盐系化学粘结剂加速固化剂等组份，经过试验室和应用工地的实际试验和试用，能达到超早期快速提升强度的预期效果。

本发明采取的技术方案如下：

酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂，其质量组份为：30～60％的酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂、0.1～5％的复合无机盐类早强剂、0.1～0.6％的聚氧乙烯类消泡剂、10～40％的复合氟硅酸盐、1～15％的复合有机类加速固化剂。

上述的酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂和聚氧乙烯类消泡剂均市售可得。

上述的复合无机盐类早强剂为硫酸钠、硫代硫酸钠、硫氰酸钠、硫酸钾、硝酸钙或亚硝酸钠等第一组无机盐与无水氯化钙、氯化铁或氯化铝等第二组无机盐的任意组合。

上述的复合氟硅酸盐是指氟硅酸钠、氟硅酸锌或氟硅酸镁等第一组氟硅酸盐与硅酸钠或氟化钠等第二组氟硅酸盐的任意组合。

上述复合有机类加速固化剂是指甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基苯胺或二乙烯三胺等第一组固化剂与乙二胺、三乙酸甘油酯、过氧化甲乙酮或过氧化苯甲酰等第二组固化剂的任意组合。

上述酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂的制备方法，该方法是按照配比将各组份混合溶解在水溶液中，搅拌均匀。

上述酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂的制备方法，优选的操作步骤是：

d、按配比将酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂加入复合无机盐类早强剂的水溶液中，搅拌；

e、按配比在上述混合水溶液中加入复合有机类加速固化剂，搅拌；

f、需现场快速施工时，加入复合氟硅酸盐到步骤b制得的水溶液后再加入聚氧乙烯类消泡剂；需预配超早强高性能减水剂时，将氟硅酸盐组份在施工现场混凝土搅拌时计量加入。

本发明的有益效果：

1、用酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂实现了酯类聚羧酸高性能减水剂的高减水率和高流动性及醚类聚羧酸高性能减水剂的良好适应性和保坍性，在性能上能够互补，也使加入加速固化剂组份后混凝土施工的和易性和适应性仍得到良好调整，保证混凝土的可施工性。

2、在聚羧酸高性能减水剂中添加增强化学粘结力的氟硅酸盐，及硅酸盐的加速固化剂，使混凝土的水化反应和化学反应同时进行，加快和增强混凝土粘结力，形成混凝土早强的叠加作用，使超早强性能大大提升。

3、本发明中所采用的无机物和有机化合物均采用二种或二种以上复合使用，性能上也形成叠加作用，使它的性能得到充分的提高。

具体实施方式

实施例1

1.GJ～JHpc₁酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂配方

(1)酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂GJ～ZM25(上海固佳化工科技有限公司产)    300g

(2)硫氰酸钠4.5g，硫代硫酸钠4g

(3)甲酰氨4.6g，乙二胺6.5g

(4)氟硅酸钠200g，氟硅酸镁15g

(5)聚氧乙烯类消泡剂GJ～SP(上海固佳化工科技有限公司产)1.8g

2.水泥及混凝土级配：

水泥为普通硅酸盐水泥Po42.5，混凝土级配C50

C    S    G    W    GJ～JHPC1，1.2％   坍落度

480  663  1082 138    5.28             ≥12cm

3.养护条件，前2小时，自然养护；后6小时，60℃湿养护

4.检测结果：混凝土搅拌出机后，8小时抗压强度30.2Mpa

实施例2

1.GJ～JHPC₂酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂配方：

(1)酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂GJ～ZM25(上海固佳化工科技有限公司产)    300g

(2)硫代硫酸钠16g，无水氯化钙16g

(3)二甲基甲酰氨15.5g，乙二胺4.5g

(4)氟硅酸钠185g，氟硅酸锌13g

(5)聚氧乙烯类消泡剂GJ～SP(上海固佳化工科技有限公司产)  1.7g

2.水泥及混凝土级配：

水泥为普通硅酸盐水泥Po42.5    混凝土级配C50

C    S    G    W    GJ～JHPC2，1.2％   坍落度

440  630  1230 128   5.28              ≥12cm

3.养护条件：前2小时，复盖塑料薄膜，自然养护后6小时，60℃湿养护

4.检测结果：混凝土搅拌机出机后8小时抗压强度34.4Mpa

实施例3

1.GJ～JHPC₃酯醚混合型超早强聚羧酸高性能减水剂配方：

(1)酯醚混合型聚羧酸高性能减水剂GJ～ZM25(上海固佳化工科技有限公司产)    300g

(2)亚硝酸钠10g，无水氯化钙16g

(3)甲酰氨18g，三乙酸甘油酯6g

(4)硅酸钠185：氟硅酸镁  35g

(5)聚氧乙烯消泡剂GJ～SP(上海固佳化工科技有限公司产)  1.6g

2.水泥及混凝土级配

水泥普通硅酸盐水泥Po42.5混凝土级配C60

C    S    G    W    GJ～JHPC3，1.2％  坍落度

480  630  1130 135    5.76            ≥12cm

3.试验地点：高速公路某工程项目部

养护条件：前2小时自然养护后6小时采取60～65℃加热养护

4.检测结果：混凝土搅拌机出机后8小时，抗压强度31Mpa结果：

经实验室和工地应用试验：

配方：GJ～JHPC₁，GJ～JHPC₂，GJ～JHPC₃

养护条件：混凝土浇注后前2小时自然养护或复盖塑薄膜养护后6小时≥60℃保温养护

当配方掺量为≥1.2％

使用普通硅酸盐水泥Po42.5时，8小时抗压强度均≥30Mpa，达到本发明之目标。