[发明专利]一种混凝土用超缓凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土用超缓凝剂及其制备方法，属于化学建材领域。

背景技术

缓凝剂是当今混凝土中广泛应用的一种化学外加剂。它能够延缓水泥的水化速率，调节混凝土的凝结时间，改善混凝土的施工性能。缓凝剂种类较多，目前普遍使用的有蔗糖、柠檬酸、葡萄糖酸钠以及无机磷酸盐等。预拌混凝土在生产中经常需要掺入一定量的缓凝剂，使新拌混凝土在较长时间内保持塑性，便于混凝土的运输和浇灌成型。

随着社会的发展和高性能混凝土的问世，各种大型工程和高层建筑也不断出现，缓凝剂的应用范围也不断扩大，对缓凝剂的性能要求也越来越高。例如，大体积混凝土的施工，采用普通缓凝剂效果不够理想，容易产生温度裂缝，降低混凝土强度；高层建筑物在施工过程中为避免出现“冷接头”，要求混凝土的凝结时间延长到24小时，甚至更长。普通缓凝剂作用时间短，显然已无法满足上述施工的要求。因此，具有超强缓凝作用的混凝土外加剂的开发显得十分必要。

目前超缓凝剂在日本得到广泛研究，我国也有专利报道。例如专利CN1834052A介绍了一种混凝土超缓凝减水剂及其制备方法，其中的超缓凝组分为乙烯胺烷基膦酸盐和膦丁烷三羧酸。复配这两种成份对水泥具有很好的缓凝特性，但膦丁烷三羧酸制备方法复杂，生成成本较高。

CN1410382A提供了一种能大幅度延长水泥稳定类路面基层材料延迟成型时间的超缓凝剂及其应用方法。该超缓凝剂由重量90％～95％的蔗糖和重量5％～10％的选自木质素、木钙、单糖和糖钙中任一种物质或者它们中多种混合物组成。上述缓凝剂虽然可使水泥稳定类路面基层的混合料的成型时间延长到6h以上，但用于混凝土时缓凝时间相对较短。另外，掺量过大会降低基层的强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土用超缓凝剂及其制备方法，该方法生产的超缓凝剂缓凝效果好，初凝时间≥24h，对由其制备的混凝土的强度具有后期增强效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种混凝土用超缓凝剂，其特征在于：它是在金属盐催化剂的催化作用下，由亚磷酸、亚磷酸二酯中的一种和具有4-8个碳原子的环状酸酐按摩尔比为1-2.5∶1，在85～150℃的温度条件下反应，冷却后加入碱性溶液调节体系的pH为6～8而得到的。

按上述方案，所述的具有4-8个碳原子的环状酸酐选自马来酸酐、琥珀酸酐、2-甲基琥珀酸酐、戊二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或一种以上的混合。

按上述方案，所述的环状酸酐优选为马来酸酐或琥珀酸酐。

按上述方案，所述的亚磷酸二酯为如下结构：

其中R为具有1至6个碳原子的烷基和苯基。包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和苯基等。

按上述方案，鉴于溶解特性，所述的亚磷酸二酯优选为亚磷酸二甲酯或亚磷酸二乙酯。

一种混凝土用超缓凝剂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)以亚磷酸、亚磷酸二酯中的一种和具有4-8个碳原子的环状酸酐按摩尔比为1-2.5∶1，选取原料，配制亚磷酸、亚磷酸二酯中的一种和酸酐以及金属盐催化剂的混合溶液；

(2)在金属盐催化剂的催化作用下，85～150℃反应4～8小时，冷却；

(3)加入碱性溶液调节体系的pH为6～8而得终产品超缓凝剂。

按上述方案，所述的金属盐催化剂为铁盐或亚铁盐，所述金属盐催化剂的用量为反应物总重量(亚磷酸、亚磷酸二酯中的一种和具有4-8个碳原子的环状酸酐的总质量)的0.1％-1wt％。

按上述方案，所述的金属盐催化剂为硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁或硝酸亚铁，进一步优选硫酸铁或硫酸亚铁。

按上述方案，所述的碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或三乙醇胺，优选为氢氧化钠。

按上述方案，所述的制备方法还包括进行脱除溶剂后处理的步骤。

本发明利用具有4-8个碳原子的环状酸酐与亚磷酸或亚磷酸二酯发生亲核加成—消除反应，生成羰基化合物，然后生成的羰基化合物在金属盐催化剂作用下，进一步与亚磷酸或其酯发生羰基加成反应，得到所需超缓凝剂。以琥珀酸酐为例，发生反应如下：

本发明的有益效果：

1.本发明的超缓凝剂缓凝时间长，初凝时间≥24h，并且可以通过掺量调控缓凝效果。

2.本发明的超缓凝剂对由其制备的混凝土强度具有后期增强效果，可提高混凝土28天的抗压强度。

3.制备方法简单，绿色无污染，容易实现工业化生产。