[发明专利]混凝土减缩增强型高性能减水剂及其合成工艺

说明书

本发明公开了一种混凝土减缩增强型高性能减水剂及其合成工艺，包括减缩型功能单体的酯化和自由基聚合反应等步骤；本发明的优点在于：由于分子结构中含有减缩基团，能有效降低水溶液中的表面张力，从而有效降低混凝土的收缩，改善混凝土的体积稳定性；本发明的减缩型聚羧酸高性能减水剂使水泥胶砂的28d干燥收缩减少了12%～25%，28d抗压强度增加了12%～22%，抗折强度增加了2%～5%；本发明采用常压设备生产，操作方便，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种混凝土减水剂及其合成工艺，具体地说是一种混凝土减缩增强型高性能减水剂及其合成工艺，属于混凝土减水剂领域。

背景技术

混凝土作为现代经济建设不可缺少的工程材料，广泛应用于道路、桥梁、房屋等结构工程。然而，由于混凝土结构、材料、环境影响等因素，易造成混凝土的早期开裂和收缩开裂，困扰混凝土施工和影响混凝土耐久性。为了防止混凝土因干燥和自收缩引起的开裂现象，通常采用对水泥改性、掺膨胀剂、掺合成纤维、增加养护技术以及掺减缩剂等方法来降低混凝土的干缩开裂，从而提高混凝土耐久性。内掺混凝土减缩剂是解决混凝土收缩开裂的一种简单而有效的措施之一。

混凝土减缩剂Shrinkage Reducing Agent （简写为 SRA）是一种能显著减小混凝土硬化过程中产生的干缩而对其他性能影响较小的非离子型表面活性剂，主要是基于毛细管张力造成混凝土及其他材料干燥收缩的理论而研制的。减缩剂可以明显降低混凝土内部孔溶液的表面张力，降低水分散失引起的毛细孔收缩应力，从而防止混凝土的干燥收缩开裂，减缩剂的应用将成为抑制高性能混凝土收缩开裂的重要手段之一。然而，具有减缩效果或减水作用的单一性能的混凝土外加剂已不能满足当下混凝土行业的需求。利用减缩剂和减水剂共掺的方式虽然也能满足上述要求，但是两者的相容性可能存在问题。因此，开发具有高减水率、同时又具有抑制混凝土收缩开裂的减缩型聚羧酸高性能减水剂，对于提高和改善混凝土结构的体积稳定性和耐久性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，设计了一种混凝土减缩增强型高性能减水剂及其合成工艺，从减缩剂和聚羧酸高性能减水剂分子结构出发，将具有减缩功能的单体通过酯化反应、自由基聚合反应引入聚羧酸高性能减水剂分子中，提供一种混凝土减缩增强型高性能减水剂及其合成工艺，在赋予普通减缩型聚羧酸高性能减水剂减缩性能的同时，不影响其减水效果。

本发明的技术方案为：

混凝土减缩增强型高性能减水剂，其分子结构通式如下：

式中，a、b、c表示各单体在聚合物中的聚合度，a=1～200、b=1～200、c=1～100；n为聚氧乙烯结构的重复单元数，为5～8。

上述混凝土减缩增强型高性能减水剂的合成工艺，包括以下步骤：

（1）减缩型功能单体的酯化反应：向装有温度计、搅拌器、回流冷凝器的三口烧瓶中加入44.57份减缩型功能单体、10.4份马来酸酐，回流、搅拌，加热至60℃，回流反应1小时，得到酯化后的减缩型功能单体ZH-2；

（2）减缩型聚羧酸高性能减水剂的制备：在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入66.67份聚氧乙烯醚大单体F-108、12.38份酯化后的减缩型功能单体ZH-2以及70份水；搅拌并升温至50℃，加入0.6份过硫酸铵；将0.203份巯基乙酸和35份水配成混合溶液A，将2.5份丙烯酸和30份水配成混合溶液B；同时滴加混合溶液A和B，A溶液3.5小时全部滴完，B溶液3小时全部滴完；滴加完毕后升温至60℃，并保温反应1小时；之后将反应温度降至40℃，加入41份水，调节pH为6～7，即得透明略有乳白色的减缩型聚羧酸高性能减水剂JSG-2。

其中，所述减缩型功能单体和马来酸酐的酯化反应单体摩尔比在1：(1～3)。

所述减缩型功能单体ZH-2为三元醇类，其分子结构如下：