[发明专利]一种聚羧酸高性能减水剂及包含其的石灰石粉混凝土专用复合型外加剂

说明书

技术领域

    本发明涉及一种混凝土外加剂，具体涉及一种聚羧酸高性能减水剂及包含其的石灰石粉混凝土专用复合型外加剂。

背景技术

近年来，随着国内建筑业的高速发展，混凝土需求量逐年上涨，传统矿物掺合料已经出现供不应求的趋势。随着国家能源战略的调整和电力领域的发展进步，火力发电将会逐年减少，粉煤灰资源必然日渐匮乏。石灰石作为一种最易获得、易磨性好、成本低的一种材料，将其粉磨成石灰石粉取代粉煤灰等常规矿物掺合料是未来混凝土行业的一个必然的发展趋势。

虽然石灰石粉在预拌混凝土中具有较好的应用前景，但石灰石粉也给混凝土带来了一些的新的问题：石灰石粉颗粒的保水性较差，在混凝土中掺量较大时容易产生泌水现象；石灰石粉易导致混凝土工作性能损失过快，不利用工程施工；由于石灰石的材质差别，部分石灰石粉对混凝土的工作性能影响较大，导致混凝土外加剂掺量大幅提高，不利于混凝土的生产质量控制和成本控制。

目前，已存在的聚羧酸减水剂已经具备较高的减水率，在水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等常规材料体系中亦能使混凝土实现较好的和易性和包塑性，但在水泥、石灰石粉体系中，却难以实现较好的和易性和包塑性，而且，根据现有的文献和报道，至今尚没有针对石灰石粉混凝土的问题的专用减水剂。因此，针对石灰石粉这种新兴的矿物掺合料，开发一种石灰石粉混凝土专用复合型外加剂是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种聚羧酸高性能减水剂及包含其的石灰石粉混凝土专用复合型外加剂，其可以有效地提高石灰石粉混凝土的和易性，尤其是可提高石灰石粉混凝土的保水性，解决了石灰石粉混凝土的易泌水的问题。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种石灰石粉混凝土专用复合型外加剂，按质量百分比计，其包括以下组分：聚羧酸高性能减水剂Ⅰ5~10wt%、聚羧酸高性能减水剂Ⅱ 10~15wt%、缓凝剂1~5wt%、消泡剂0~0.2wt%、引气剂0~0.1wt%和水70~80wt%，各组分的质量百分比之和为100%。

上述方案中，所述聚羧酸高性能减水剂Ⅰ是由单体a异戊烯基聚氧乙烯醚、单体b一元不饱和羧酸及其衍生物、组分c马来酸酐二元醇酯，在引发剂、链转移剂作用下，在40~90℃的水溶液中共聚反应1~3.5h，然后加碱中和至pH在7~8而制备得到的。更为具体的步骤为：

在惰性气氛下，将去离子水、单体a异戊烯基聚氧乙烯醚、单体b一元不饱和羧酸及其衍生物混合并加热搅拌；待单体a和b溶解后，升温到40~90℃时，分别同时滴加马来酸酐二元醇酯c的水溶液与引发剂和链转移剂的水溶液，在马来酸酐二元醇酯c的水溶液滴加完毕后，将剩余的引发剂和链转移剂的水溶液在0.5~2h内滴加完毕，滴加完后再保温1~3.5h；然后，降温加碱中和至pH在7~8，得到聚羧酸高性能减水剂Ⅰ。

其中，根据所需聚羧酸高性能减水剂Ⅰ的固含量标准，确定制备聚羧酸高性能减水剂Ⅰ过程中水的添加量，所述的聚羧酸高性能减水剂Ⅰ的固含量优选为40~60wt%。

上述方案中，所述单体a和单体b、组分c的质量百分比分别为单体a异戊烯基聚氧乙烯醚70~90wt%、单体b一元不饱和羧酸及其衍生物1~10wt%、组分c马来酸酐二元醇酯5~29wt%，三者质量百分比之和为100%。

上述方案中， 所述的链转移剂为巯基乙醇、2-羟基丙硫醇、巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、2-巯基丁二酸中的一种或者多种按任意比例的混合物，所述链转移剂的加入量按重量计为单体a，b和组分c的总重量的0.05~0.2%。

上述方案中，所述的引发剂可选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁氰中的一种或者多种的混合，所述引发剂的加入按重量计为反应单体a，b和c的总重量的0.2~0.5%。     

    上述方案中，所述的单体a异戊烯基聚氧乙烯醚的化学结构式如式（1）所示，其中n为聚氧化乙烯链的平均摩尔数，其值为9~100。

上述方案中，所述的组分c马来酸酐二元醇酯的制备方法是：在惰性气氛下，将马来酸酐和二元伯醇按照2.5:1的摩尔比在无溶剂的条件下，于温度30~60℃搅拌反应1~3h得到的马来酸酐二元伯醇酯，其反应式如式（2）所述，式（2）中的n为二元伯醇碳链的平均摩尔数，n的值为2~10。

 

 式（2）

    上述方案中，所述的单体b一元不饱和羧酸及其衍生物为丙烯酸、甲基丙烯酸及其一价碱金属盐、二价碱金属盐、铵盐中的一种或者几种按任意比例的混合物。