[发明专利]一种高含泥混凝土用聚羧酸减水剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型减水剂，特别涉及一种针对高含泥混凝土用的聚羧酸减水剂及其制备方法。

背景技术

混凝土中最大的组成部分是骨料，约占混凝土体积的75％左右。混凝土中的含泥量基本上全部由骨料带入。通常情况下泥粉裹在骨料表面，阻碍了集料与水泥相互间粘结力，形成比较软弱的界面层，影响混凝土中水泥与骨料的胶结力；有时泥粉会聚集成团，成为混凝土中的薄弱区，从而影响混凝土的力学性能与施工性能。

泥的颗粒一般比较细小，通常小于0.05mm，固相成分是矿物质和有机质，占一半体积，剩下的50％体积都是孔隙。这样会增加泥土的比表面积，使得聚羧酸减水剂在粘土矿物质层间形成插层，少量的粘土就可吸附大量的减水剂，表现为混凝土的施工性能变得很差，有的甚至难以施工。同时，随含泥量的增大，混凝土的碳化深度明显增大，抗碳化能力逐渐变差；混凝土收缩增大，对混凝土耐久性产生不利影响。

因此，如何提供一种能够有效地抗泥土吸附的减水剂已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种新型聚羧酸减水剂，该减水剂制备工艺简单，抗泥土吸附性好。

为实现上述目的，本发明提供一种高含泥混凝土用聚羧酸减水剂，其结构如通式(1)所示，

其中，R₁和R₃是H或碳原子数为1～3的烷基；R₂是碳原子数为1~20的亚烷基；BO是-C₂H₄O-、-C₃H₆O-及-C₄H₈O-中的一种或几种之间形成的有序嵌段或无序杂嵌段；n是10～120的正整数；m是40～70的正整数；x、y和z均为正数。

根据本发明的构思，所述的x、y和z之间的摩尔比为：x∶y=1∶10～20，y∶z=0.5～1∶1。

根据本发明的构思，所述高含泥混凝土用聚羧酸减水剂的重均分子量为20000～100000。

本发明提供的高含泥混凝土用聚羧酸减水剂是通过使用通式(2)所示的化合物A、通式(3)所示的化合物B及结构式(4)所示的化合物C进行共聚反应制得。

根据本发明的构思，所述的化合物A来源于乙烯氧基醇、烯丙醇、甲基丙烯醇、丁烯醇或甲基丁烯醇与环氧乙烷或环氧丙烷的加成反应，且化合物A的重均分子量为400～5500，优选为1000～3000。

根据本发明的构思，所述的化合物B来源于丙烯酸聚合反应，且化合物B重均分子量为2500～5000，优选为4000。

根据本发明的构思，所述的化合物C为乙烯氧基磺酸钠。

另外，本发明还提供一种制备上述高含泥混凝土用聚羧酸减水剂的方法，包括以下步骤：

1)将去离子水及第一份过硫酸铵水溶液加入到反应器中，搅拌均匀；

2)向所述反应器中加入第一份丙烯酸和异丙醇，搅拌升温，保持温度在60～65℃，开始同时分别滴加第二份丙烯酸和第二份过硫酸铵水溶液，20分钟滴加结束；

3)将化合物A加入到所述反应器中，保持温度在60～65℃，开始滴加化合物C、链转移剂和去离子水组成的溶液，2.0～3.0小时滴加完；

4)将第三份过硫酸铵水溶液滴加入到所述反应器中，保持温度在60～65℃，2.5～4小时滴加完；

5)将所述反应器降温到30℃以下，再用NaOH溶液调节pH值到6～7。

根据本发明的构思，所述链转移剂选自巯基乙酸或巯基丙酸中的一种或两种混合物。

根据本发明的构思，所述步骤4)完成后使化合物A、B和C之间的摩尔比符合x∶y=1∶10～20，y∶z=0.5～1∶1。

根据本发明的构思，所述第一份过硫酸铵水溶液、第二份过硫酸铵水溶液及第三份过硫酸铵水溶液的质量浓度均为100g/L。所述NaOH溶液质量浓度为30％。

本发明提供的高含泥混凝土用聚羧酸减水剂，依靠低相对分子质量的聚丙烯酸钠可用作分散剂、阻垢剂的性质，使得泥土不能裹在骨料表面和聚集成团，提高了混凝土的力学性能与施工性能。

再次，由于减水剂分子主链上引入磺酸基团，可以产生可逆吸附作用，达到对泥土不敏感的目的，提高了聚羧酸减水剂对混凝土的适应性。

此外，本发明的减水剂还具有工艺简单、环境友好、应用广泛的优点。