[发明专利]用于水硬性水泥的基于多元醇的掺合剂

说明书

相关申请

本申请要求2009年10月16日提交的美国专利申请号61/252,451的申请日的权益，其内容以全文引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于增强水硬性水泥的强度和/或控制水硬性水泥的凝固时间的掺合剂。此外，本发明涉及用于增强砂浆和混凝土中水硬性水泥的强度和/或控制其凝固时间的掺合剂。

背景技术

掺合剂可以与水硬性水泥一起使用来改善水泥的一种或多种性质，所述性质涉及可加工性、流变学、需水量、强度、空气含量和凝固时间。已经特别感兴趣的是，使用掺合剂来延迟凝固的开始而不对材料的长期机械性质造成不利影响。这样的掺合剂(称为“缓凝剂”)可以用来抵消高温(其加速凝固)或在水泥混合和充填之间的延迟。常见的有机缓凝剂包括某些糖类、木质素磺酸盐类、和羟基羧酸类。例如，蔗糖是一种有效的缓凝剂；向普通卜特兰水泥(OPC)中加入0.075重量％的蔗糖使凝固时间从大约2.5小时增加至31小时[1]。减水增塑剂(例如，木质素磺酸盐类)是掺合剂的另一种常见类型，其或者用于在保持水/水泥比率(W/C)恒定的同时增加可加工性，或者为了给定的可加工性而用于减小W/C。超增塑剂是由磺化萘缩合物、磺化蜜胺甲醛、聚羧酸醚(polycarboxylic ethers)、或聚羧酸酯加工的高幅度减水剂。与经典减水剂相比，超增塑剂允许混凝土混合物以更低的W/C来维持可加工性。由于降低的含水量，采用超增塑剂能够实现降低的孔隙率和增加的强度。

虽然对于用于改善可加工性、需水量和凝固时间等性质的水泥添加剂已经引起大量关注，但是很少有工作致力于以给定的水/水泥比率来改善水泥强度的添加剂。

发明内容

第一方面提供了用于水硬性胶结材料的添加剂，所述添加剂以给定的水/水泥比率来增加水泥的强度并控制水泥的凝固时间。所述添加剂可以是多元醇化合物、或其衍生物。更特别地，它可以是如以下化学式所描述的多元醇，

C(OH)(R₁，R₁’)C(OH)(R₂)C(OH)(R₃)C(OH)(R₄，R₄’)         (1)

或

C(OH)(R₁，R₁’)C(OH)(R₂)C(OH)(R₃)C(OH)(R₄)C(OH)(R₅，R₅’)(2)

其中R_x和R_x’代表在α位不含有醇基团的基团。

可以将未衍生化的多元醇以胶结材料的干重的例如大约0.01％至大约5％、大约0.05％至大约3％、或大约0.1％至大约1％的范围加入到水泥中。当使用衍生化的多元醇时，浓度可以与衍生化的多元醇的分子量成比例地增加。

一个实施例提供了组合物，所述组合物包含水硬性胶结材料和多元醇化合物，所述多元醇化合物具有包含四个或五个相邻碳原子的无环多羟基主链，其中羟基基团连接至主链的每一个碳上。

第二方面提供了增加水硬性胶结材料的强度的方法，所述方法包括将多元醇化合物加入到水泥中，所述多元醇化合物具有包含四个或五个相邻碳原子的无环多羟基主链，其中羟基基团连接至主链的每一个碳上。所述方法可以包括将多元醇化合物与水混合以获得溶液，并且将所述溶液与水泥混合。

第三方面提供了用于水硬性胶结材料的掺合剂，所述掺合剂包含至少一种多元醇化合物，所述多元醇化合物具有包含四个或五个相邻碳原子的无环多羟基主链，其中羟基基团连接至主链的每一个碳上。所述掺合剂可以包含水溶液，所述水溶液包括多元醇化合物。

在上述方面中，多元醇化合物可以如以下化学式所描述，

C(OH)(R₁，R₁’)C(OH)(R₂)C(OH)(R₃)C(OH)(R₄，R₄’)         (1)

或

C(OH)(R₁，R₁’)C(OH)(R₂)C(OH)(R₃)C(OH)(R₄)C(OH)(R₅，R₅’)(2)