[发明专利]硅酸盐水泥早强剂及使用方法

说明书

背景技术

本发明涉及用于水泥的外加剂，更具体地说，本发明涉及用于增加水泥早期强度的外加剂、改善水泥早期强度的方法。

这里所说的水泥是指能与水发生水化反应的胶凝性无机水硬性材料，用于制造如水泥砂浆和混凝土的材料。水泥可以包括，例如普通硅酸盐水泥或混合水泥，后者可以是冶金矿渣硅酸盐水泥或与火山灰质材料混合而成的硅酸盐水泥。因此，混合水泥一般含有以下一种或多种火山灰质材料：如矿渣、煅烧高岭土、粉煤灰、天然火山灰，这使水泥制造商可以用其代替部分硅酸盐水泥熟料，由此大幅度降低成本产生经济效益。

在混合水泥的制造商和普通硅酸盐水泥的制造商之间存在经济成本和技术性能间的竞争。因此，消费者经常需要在普通硅酸盐水泥和价格比较低廉的混合水泥之间做出选择，混合水泥往往具有相对较小的早期强度和较高的需水量。因此本发明人认为需要对这类水泥加以适当改善，特别是用于混合水泥的早期强度提高和减少需水量的外加剂。

发明内容

本发明提供了硅酸盐水泥早强减水外加剂，用于增加硅酸盐水泥和胶凝性组合物早期强度和降低需水量的方法。本发明的外加剂被认为可用于硅酸盐水泥、混合水泥，例如普通硅酸盐水泥和混合水泥，该外加剂降低了水泥成本，但使用者会发现火山灰水泥的技术性能指标并未降低。

本发明用于增加水泥早期强度的方法包括在水泥中加入下列物质，优选在粉磨水泥过程中加入：(a)至少一种含有聚氧乙烯基团的高效减水剂；(b)一种低分子糖；(c)一种碱金属或碱土金属硫酸盐。在其他应用方法的粉磨步骤中任选加入一种多羟基胺。

本发明用于改善水泥早期强度的外加剂含有：(a)至少含有一种聚氧乙烯基团的高效减水剂；(b)一种低分子糖；(c)一种碱金属或碱土金属硫酸盐；和(d)任选含一种多羟基胺。任选将外加剂制成水溶液或制成固体粉料在水泥粉磨过程中加入。本发明水泥组合物包括水泥与上述聚氧乙烯高效减水剂、低分子糖和碱金属或碱土金属硫酸盐相混合的混合物。

下文详细描述了本发明进一步的特征和优点。

本发明可以以下述形式实现：外加剂(聚氧乙烯高效减水剂、低分子糖和碱金属或碱土金属硫酸盐)，其可以在粉磨工序中加入水泥(优选混合水泥)，或加入胶凝性组合物(包括含有混合水泥与细料(沙)/或粗集料(石料)的组合物)；含有前面提到的组分(或者作为混合物，或者更优选在水泥制造过程中作为水泥外加剂)的水泥(或胶凝性组合物，如砖石建筑用水泥、混凝土)；并且本发明也作为一种通过在水泥粉磨过程中加入外加剂组分而改善水泥早期强度的方法。

聚氧乙烯聚合物用来作为波特兰水泥的高效减水剂，优选聚合物是具有主链和侧基的梳形聚合物，其含有的聚氧乙烯基团在珠帘或侧基中，或两者中都有。梳型聚合物型高效减水剂可以大幅度减低水泥的需水量，可以使混凝土在较长时间内保持较高的流动度。

优选使用具有聚合物主链、例如含碳主链的环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)型梳型聚合物，其上连有羧基和侧基，如环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、和/或EO/PO基团的结合。侧基可以是离子的或非离子的，例如多羧基单体如马来酸或马来酸酐与含有如聚烷撑二醇单烯丙基醚类单体的共聚物。

适用于本发明的示范性的聚氧乙烯聚合物含有碳主链，其上连有结构(I)和(II)所示的基团，并且任选连有结构如(III)和(IV)所示的基团：

[-CRCOOZ-CH₂-]_a

(I)

[-CRCOOZ-CH₂-]_b

(II)

其中各个R可独立地代表氢原子或甲基基团；Z既可代表氢原子、C₁-C₁₀烷基、R也可是碱金属阳离子或其混合物；R^/代表氢原子或表示为(BO)nR^//的C₂-C₁₀氧化烯基，其中O代表氧原子，B代表C₂～C₁₀亚烷基，n代表1-200的整数或其混合物；a、b、c和d是代表聚合物结构的摩尔百分数，a约为50～70；c加d的总和至少为2到(100-a)，并且优选3～10；b不超过(100-(a+c+d))。

适用于本发明的聚氧乙烯聚合物具体说就是聚丙烯酸梳型聚合物，它是通过将聚氧乙烯胺接枝到聚羧酸主链上，即发生胺化反应和或亚胺化反应而制得的。