[发明专利]一种早强快凝型聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于混凝土预制构件的早强快凝型聚羧酸系减水剂的具体制备方法，属于建筑工程材料技术领域。

背景技术

随着基础设施建设工程的增多和住宅产业化进程的加快，预制混凝土制品的用量也呈现不断增长的趋势。目前，混凝土预制构件的应用范围逐渐扩大，不仅大量应用于城际高铁、跨海大桥、排水工程及海底隧道中，在商品住宅中也有较为广阔的应用前景。相比普通商品混凝土而言，混凝土预制构件需要较高的早期强度、较短的凝结时间，以便加快施工进度，提高模板周转率，节省成本，对混凝土耐久性也有较高的要求。实现聚羧酸系外加剂早强功能的技术途径有两种：一种是合成聚合物本身具有很好的早强性能，另外一种是合成常规的聚羧酸减水剂，通过复配早强组分达到早强。

中国专利公报中公开号为 CN101024565A、发明名称为建筑防冻早强剂中报道了通过复配无水氯化钙、三乙醇胺、苯甲酸钠等早强组分得到的早强复合减水剂，在一定程度上可提高抗压强度，但未提及具体效果，且含氯盐，对钢筋混凝土有锈蚀；日本专利JP6005050中采用碳酸钠和硫酸铝的复合型早强剂，可提高混凝土的早期强度，但容易导致后期性能变差，且提高了混凝土中的碱含量，会加速碱集料反应。综上所述，采用传统无机盐或有机早强组分，会使得减水剂呈弱碱性或强碱性，不但易发生分层，造成减水剂储存稳定性差，同时会使混凝土的后期强度下降。

中国专利公报中公开号为CN1316398A、发明名称为聚羧酸系引气高效混凝土减水剂的专利介绍了一种通过酯交换法合成的聚羧酸减水剂，混凝土初始流动性好，减水率可达30%，含气量在4%-7%，但是流动性保持能力不理想，而且采用有毒溶剂丁酮，反应时间长，生产工艺复杂。专利CN101205128介绍了一种采用两种不同分子量的烯丙基聚氧乙烯醚为主要原料制备的早强型聚羧酸系高性能减水剂，这种方法在较低温度下不容易获得分子结构均匀的聚合物，反应副产物较多，影响了减水剂的性能。

传统的第二代萘系减水剂及三聚氰胺类早强复合减水剂虽然有一定的早强效果，但与水泥品种适应性不是很好，混凝土流动性较差，坍落度损失较快，同时存在质量难以控制等缺点。普通的聚羧酸类减水剂具有一定的缓凝作用和引气性，延长了混凝土的凝结时间，不利于早期强度的提高和预制构件的快速脱模。

发明内容

本发明目的在于：总结研究目前早强减水剂存在的各种问题的基础上，根据聚羧酸系减水剂分子结构和在水泥混凝土中性能的规律，提供一种具有早期增强效果好、凝结时间短、减水率高，质量稳定的早强型聚羧酸系减水剂的制备方法。

本发明所述早强快凝型聚羧酸系减水剂，采取水溶液聚合的方法，按以下配比进行合成：

单体A：甲基烯基聚氧乙烯（TPEG），占总单体质量的83~87%；

单体B：乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯，占单体总质量的2~3%；

单体C：顺丁烯二酸酐或丙烯酸，占单体总质量的7~11%；

单体D：丙烯酰胺，占单体总质量的2~5%；

本发明所述的早强型聚羧酸系减水剂的制备方法如下：

⑴在反应容器中投入单体A甲基烯基聚氧乙烯和水，加热升温至40℃~65℃；

 ⑵待搅拌完全溶解后，加入单体B和引发剂；引发剂用量为反应体系总质量的0.6~2%；

 ⑶将单体C和单体D按质量比为2:1~5:1混合，加水稀释组成滴加组分1，将链转移剂和老化剂按质量比为1:1~2:1混合，加水稀释组成滴加组分2；其中链转移剂用量为反应体系总质量的0.5~2%，老化剂用量为反应体系总质量的0.2~1%；

 ⑷将步骤3中的滴加组分1和滴加组分2向反应容器滴加，滴加2~6h，反应温度为40℃~65℃，滴加结束后保温反应1~3h，用碱性溶液调节pH值至6~8，即制得早强快凝型聚羧酸系减水剂。

本发明所述引发剂为：过硫酸铵或过硫酸钾或过硫酸钠之一。

本发明所述链转移剂为：巯基乙醇或巯基乙酸或巯基丙酸之一。

 本发明老化剂为：硫酸氢钠或亚硫酸氢钠之一。

本发明所述碱性溶液为：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡之一。

本发明的有益效果如下：

⑴本发明的早强型聚羧酸减水剂克服了以往早强型减水剂减水率不高、坍落度保持性不好的弊病，具有突出的分散性能和较高的减水性能，尤其是具有显著的早强效果，可加快混凝土的施工进度，提高模板的周转率。