[发明专利]一种高性能缓凝高效泵送剂及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高性能缓凝高效泵送剂及其制备方法。其是通过对碳纳米管进行环氧丙醇超支化改性，后与含乙烯基的硅烷偶联剂水解接枝，继而与聚羧酸减水剂的不饱和单体接枝共聚形成具有高效减水缓凝作用的减水剂，最终与常规的其它泵送组分复配而成。与现有的泵送剂相比，本发明的泵送剂无需额外添加缓凝剂，具有优异的抗泥性能，且在较小的掺用量下，就能获得较高的减水率(35‑40%)和力学强度(28d抗压强度可达80MPa)，制备方法简单，生产效率高，便于工业生产。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高性能缓凝高效泵送剂及其制备方法。

背景技术

混凝土最本质的性能特征就是强度，高层建筑以及大跨度桥梁等特殊建筑设施对混凝土强度提出了更好的要求。近年来，碳纳米管作为一种新型的纳米材料，受到了广泛关注。碳纳米管可以看作是由单层或数层极小的圆筒状石墨片层形成的中空碳笼管，碳纳米管中每个碳原子和它相邻的三个碳原子相连，形成六角形网络结构，原子之间的键合关系是由SP²杂化形成的C=C和C-C共价键构成的。这样优异的结合方式使得碳纳米管有着很强的轴向强度、韧性以及弹性模量。因此，不少研究将碳纳米管掺入混凝土中以期提高混凝土的抗弯和抗压强度。然而，现有技术中，碳纳米管均是以单独外加剂的形式加入到混凝土中，由于碳纳米管巨大的比表面积，使得其及其容易团聚，难以在混凝土中均匀分散，严重制约了该领域的发展。

泵送剂能改善混凝土拌合物泵送性能，通常是由减水组分、缓凝组分、引气组分、助泵剂、保塑剂等复配而成。其中，减水剂是在不影响混凝土或砂浆拌和物和易性的条件下，能够减少用水量并提高混凝土或砂浆强度的外加剂，包括木质素系减水剂、萘系减水剂、水溶性树脂类减水剂、糖蜜型减水剂、腐殖酸盐减水剂、聚羧酸系减水剂。与其他类减水剂相比，聚羧酸系减水剂能够在在较低用量的情况下，对水泥颗粒具有强烈的分散作用，减水效果明显。这是因为该类减水剂呈梳状吸附在水泥颗粒表面，侧链伸入液相，从而使水泥颗粒之间具有显著的空间位阻斥力作用；同时，侧链上带有许多亲水性活性基团（如-OH、-O-、-COO-等），它们使水泥颗粒与水的亲和力增大，水泥颗粒表面溶剂化作用增强，水化膜增厚。因此，该类减水剂具有较强的水化膜润滑减水作用。由于聚羧酸系减水剂分子中含有大量羟基（-OH）、醚基（-O-）及羧基（-COO-），这些极性基具有较强的液—气界面活性，因而该类减水剂还具有一定的引起隔离“滚珠”减水效应。聚羧酸系减水剂的减水率对掺量的特性曲线更趋线性化，其减水率一般为25%—35%，最高可达40%。聚羧酸系减水剂还具有一定的引气性和缓凝性。然而，聚羧酸系减水剂对砂石含泥量敏感，当混凝土体系中的含泥量较高时，聚羧酸减水剂表现出减水率不足，坍落度损失大等现象，因此，如何有效解决聚羧酸减水剂对砂石含泥量敏感是亟待解决的问题。

本发明发明人针对上述技术问题，进行了大量实验研究，首次开发了一种高性能缓凝高效泵送剂。其是通过对碳纳米管进行环氧丙醇超支化改性，后与含乙烯基的硅烷偶联剂水解接枝，继而与聚羧酸减水剂的不饱和单体接枝共聚形成具有高效减水缓凝作用的减水剂，最终再与常规的其它泵送组分复配而成。本发明中碳纳米管经环氧丙醇超支化改性后，碳纳米管由于表面大量的支链存在，能显著打开相邻分子的团聚，同时由于环氧丙醇开环后含有大量的羟基，具有极强的亲水性，使得碳纳米管能够均匀分散于混凝土中，并且，上述羟基的存在能协同提高聚羧酸的减水、缓凝作用，并稀释粘土对聚羧酸的吸附作用；此外，由于大量支链的存在，形成了一定空间位阻，一定程度上阻碍了粘土对聚羧酸的吸附，从而降低粘土对聚羧酸减水效率的影响。与现有的泵送剂相比，本发明的泵送剂无需额外添加缓凝剂，且在较小的掺用量下，就能获得较高的减水率和力学强度，具有较高的经济和社会意义。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种高性能缓凝高效泵送剂及其制备方法，该高性能缓凝高效泵送剂含有环氧丙醇超支化碳纳米管改性的聚羧酸减水剂，与现有的泵送剂相比，本发明的泵送剂抗泥性好，在极小的掺用量下，就能获得较高的减水率和力学强度，其制备方法简单，生产效率高，便于工业生产。