[发明专利]具有早强和减水功能的复合型混凝土外加剂及其配制方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂及其制备和应用，尤其涉及一种具有减水功能的混凝土外加剂及其制备和应用。 

背景技术

目前我国混凝土外加剂行业处于高速发展的阶段，减水剂具有较高的减水率，是值得推广的外加剂。混凝土减水剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土耐久性和高性能的最有效、最经济、最简便的技术途径，是制造现代混凝土的必备材料和核心技术，也是混凝土向高科技领域发展的关键材料，被认为是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后在混凝土技术发展领域的第三次突破。混凝土减水剂的研究与生产已开始朝着高性能、无污染方向发展。 

我国广泛使用的减水剂主要是氨基系、萘系和脂肪族系等高效减水剂。当氨基磺酸系减水剂的分子量太小时，容易导致水泥浆体泌水，混凝土坍落度损失较快，但分子量太大时，减水分散性受到影响。萘系高效减水剂存在混凝土坍落度损失大、发粘、与水泥适应性不良等缺点，而复合产品质量不稳定；另外，萘系产品原料日益缺乏，价格上涨不可避免。脂肪族系减水剂为棕红色液体，使得拌制之后的混凝土、砂浆带有颜色，单独用它拌制的混凝土还存在坍落度损失大等问题。具有梳状分子结构的聚羧酸系减水剂具有减水率高（20%～40%）、坍落度损失小的优点，但价格昂贵，其中聚羧酸减水剂对水泥具有显著的缓凝效果，这主要由于聚羧酸减水剂中羧基充当了缓凝成分，R-COO^-与Ca²⁺离子作用形成络合物，降低了水泥浆体中 Ca²⁺离子的浓度，延缓Ca(OH)₂形成结晶，减少C-H-S凝胶的形成，对水泥的初期水化产生抑制作用，延缓了水泥水化。聚羧酸高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染（无氯、无甲醛）、缓凝时间少、成本低等优异性能，适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土，成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点。以聚羧酸系为主的高性能减水剂具有一定的引气性、较高的减水率和良好的坍落度保持性能，此外，聚羧酸分子可设计性强，可聚醚单体多种多样、不饱和羧酸单体聚合方式多样，不同单体还可以多元组合的方式进行聚合，也可采用不同技术路线合成，可以得到多种具有不同特点和结构的聚羧酸减水剂。因此，聚羧酸减水剂可以与各种类型的水泥、外加剂配合使用。聚羧酸减水剂具有以上优点，具有广阔的市场前景。然而，聚羧酸减水剂也有着自身的不足。高性能的聚羧酸系减水剂在相同流动性情况下，对水泥凝结时间影响较小，可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题；但在具备优点的同时，聚羧酸系减水剂也会在一定程度上延缓水泥的水化，从而影响到强度的发展，限制了其在冬季和寒冷环境下的使用。生产混凝土预制构件时，缓凝作用又会使得成品的制作周期加长，延长了蒸养时间，增加了养护成本，降低了生产效率。 

随着城市化的快速发展，需要加快工程施工进度的情况随处可见，这就需要提高混凝土的早期强度，所以就不得不采用诸如降低混凝土的水胶比、提高水泥标号及水泥用量这样的方法，以尽量提高混凝土的早期强度。然而，当今建筑物的高层化、大跨度桥梁等各种薄型建筑物与日俱增，使用“高强、耐久、轻质高工作度”的混凝土成为现代化建筑发展的必然趋势，但使用降低混凝土的水胶比、提高水泥标号及水泥用量来配制早强混凝土存在一系列问题，可能会影响到混凝土的耐久性、流动性、经济性、体积稳定性，并增大开裂的危险性。例如水泥用量过大对混凝土在长时间内保持良好的工作性能、降低水化热、减少收缩裂缝、保证混凝土硬化后的体积稳定性等均不利。所以，我们迫切需要研究既能保证施工进度、又能保证施工质量的技术方案。