[发明专利]一种混凝土坍落度补偿剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料外加剂领域，具体涉及一种混凝土坍落度补偿剂及其制备方法和应用。

背景技术

20世纪60年代以来，国外市场出现了三种高效减水剂，它们分别是苯磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物，由此带来了高效减水剂开发与研究的快速发展。90年代初以聚丙烯酸盐及其接枝共聚物为代表的聚羧酸系高效减水剂迅速发展，并成为21世纪高效减水剂的发展方向。在实际工程中，由于水泥的化学成分和烧成工艺不同、砂石原材料的质量高低不同以及施工环境(温度和湿度等)的不同，导致减水剂对水泥的相容性变差，从而降低混凝土的坍落度。初始坍落度和坍落度经时损失直接影响到混凝土的可泵性、流动性和保水性。改良聚羧酸减水剂的保坍性，影响到高性能混凝土的施工性能。

目前提高保坍性能的方法主要有以下几种：1.使用缓凝剂和减水剂双掺，但是过量使用缓凝剂会影响施工进度和工程质量；2.二次添加减水剂，虽然能有效增加混凝土的坍落度，同时也会导致外加剂的超掺；3.采用多种减水剂复配，但只是有时可以解决坍落度损失的问题。

CN 102093521A专利中公开了一种聚羧酸高保坍剂的制备方法：采用马来酸酐和聚乙二酯双酯化法制备交联单体，与大分子不饱和聚醚在氧化还原体系中共聚，产生部分交联。但酯化率不高，并且，不够环保。

CN 102390950专利中公开了一种缓释型聚羧酸系保坍剂及其制备方法：采用不饱和羧酸聚乙二醇单酯、不饱和聚氧化烯基醚单酯、不饱和一元羧酸及其衍生物单体和不饱和烯基磺酸及其钠盐共聚混合而成。能有效解决含泥量大的砂石材料与减水剂的相容性问题，但其效用受温度和pH的影响较大。

CN 102558454A专利中公开了一种聚羧酸保坍剂的制备方法；由生产丙烯醛的尾液、不饱和聚醚和丙烯酸衍生物共聚而成。虽能降低保坍剂的生产成本，但是它不能阻止粘土层状多孔内部结构的吸附，表现在砂石含泥量高时，保坍效果不理想。

由于近年混凝土中所需河沙已被大量使用，因此有关公司生产出代替河沙的机制砂，同时现有砂石的含泥量很高，导致现有市售聚羧酸减水剂的效果不好，混凝土坍落度不理想。

发明内容

一种混凝土坍落度补偿剂，其分子量为25000～45000，分子式为：

式中：m＝40～60，k＝45～70，p＝10～30，q＝60～100。

上述混凝土坍落度补偿剂的制备方法，包括以下步骤：

苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠和马来酸酐单甲酯混合，以水为分散介质加热至50～70℃，滴加丙烯酸羟基乙酯溶液、引发剂溶液和分子量调节剂溶液，滴加完毕后继续反应1～2h，加入碱调节pH到6～8得到坍落度补偿剂。

按上述方案，所述马来酸酐单甲酯与苯乙烯与甲基丙烯酸磺酸钠的质量比为1:1.2～1.6:0.6-0.8。

按上述方案，所述丙烯酸羟基乙酯用量占苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠和马来酸酐单甲酯总质量的6～9％wt％，2～3h滴加完毕。

按上述方案，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾的混合物，过硫酸铵和过硫酸钾质量比为1:1～7；引发剂的用量占苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠和马来酸酐单甲酯总质量的0.8～1.5％wt％2～3h滴加完毕。

按上述方案，所述分子量调节剂为巯基乙酸与-巯基丙酸的混合物，其质量比为1:1～5；分子量调节剂的用量占苯乙烯、甲基丙烯酸磺酸钠和马来酸酐单甲酯总质量的0.08～0.36％wt％3-4h滴加完毕。

上述混凝土坍落度补偿剂的应用，混凝土制备过程中加入聚羧酸减水剂拌合以后外掺0.2～0.4wt％的坍落度补偿剂。

本发明所述混凝土坍落度补偿剂的合成过程如下所示：

本发明的有益效果在于：

本发明分子结构中引入的丙烯酸羟基乙酯，在碱性环境下水解为羧酸和醇，其中羧酸基能起缓凝和保坍作用，醇羟基能起缓凝作用；引入的马来酸酐单甲酯，其中的-COOH，能络合Ca²⁺，可以有效延缓水泥水化；分子结构中引入的磺酸基团，能优先分散水泥颗粒，延缓水泥水化；

制备方法为溶液聚合，与现有一般坍落度补偿剂的生产工艺相比较更简单、合理、易操作；合成反应的温度较低，合成工艺简单，易于合成；

应用过程中与机制砂和高含泥量的砂石相容性更好，坍落度补偿效果明显，受气候的影响小。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为多本发明保护范围的限制。