[发明专利]一种清水混凝土用聚羧酸系减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种清水混凝土用聚羧酸系减水剂及其制备方法，以及使用该种减水剂所配制的清水混凝土。

背景技术

随着国家基础设施的大力发展，城市桥梁建设大幅增长，人们对城市道路桥梁外观质量要求也越来越严格。目前，世界上许多建筑大师在其设计方案中采用清水混凝土工艺，如贝聿铭、安藤忠雄等都在设计中大量采用清水混凝土。国外早在上世纪60年代的日本奥林匹克体育场就开始使用清水混凝土，发展到后来的悉尼歌剧院的外墙、日本国家大剧院、巴黎史前博物馆，等等。我国清水混凝土工程也在20世纪末开始快速发展，在海南三亚机场，首都机场，上海浦东国际机场、东方明珠及联想研发基地等各类建筑中得到广泛使用。

所谓清水混凝土，是指采用现浇工艺一次成型，且在拆除浇筑模板后不再作任何外部抹灰等工序，以混凝土自然色作为饰面的混凝土施工工艺。清水混凝土要求其表面必须平整光滑，棱角分明、色泽均匀、无碰损和污染，外观极具装饰效果。尽管多数施工单位在施工中采用了优质钢模、性能优越的脱模剂以及精益求精的施工工艺，但在拆模后混凝土的蜂窝麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷仍很难避免，严重阻碍了清水混凝土推广应用。要解决这个问题，除选择好模板和脱模剂外，混凝土本身的性能也非常重要。试验表明，混凝土施工和易性差是产生麻面、蜂窝的主要原因。要想完全解决混凝土的和易性问题，只有从配合比设计入手，并选用性能优越的减水剂，既能使混凝土自身具有良好的易密性和排气能力，同时又具有抗离析泌水的能力。

聚羧酸系减水剂是新一代的水泥分散剂，广泛应用于高性能混凝土之中。目前在大多数的清水混凝土制备中均使用了普通的聚羧酸系减水剂，这类减水剂的使用往往出现以下问题：泵送混凝土所用聚羧酸系减水剂用于清水混凝土时，可以获得良好的新拌混凝土工作性，但往往是通过引入气泡实现的，最终会造成混凝土表观气泡多，若在此基础上加入消泡剂，则会损失新拌混凝土的初始和易性，影响混凝土的施工质量，造成缺角、施工孔等问题；而若使混凝土较大，则容易使混凝土离析、泌水，造成混凝土外观分层厉害、色差严重。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明通过主、侧链基团等分子结构设计，引入新的功能单体，提供一种清水混凝土用聚羧酸系减水剂及其制备工艺。

一种清水混凝土用聚羧酸系减水剂，按重量百分比计，包括下述原料组成：

一种清水混凝土用聚羧酸系减水剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在装有搅拌器、温度计和分水器的500mL四口烧瓶加入一定量的二乙烯三胺和水，并在1h内分五次加入马来酸酐和催化剂；

2)升温至90℃继续搅拌0.5h，然后继续升温至110℃～120℃并保温2h～5h直至溶液中水分蒸干；

3)降温至60℃并加水制得亮红色粘稠预聚体溶液；

4)在装有搅拌器和温度计的500mL四口烧瓶加入一定量的预聚体溶液、不饱和聚氧乙烯醚、磺酸单体和水，加热升温到45℃～50℃，加入一定量的氧化剂并搅拌15min，将不饱和羧酸、还原剂和链转移剂加水配成溶液然后在3h～4h匀速滴加到四口烧瓶中；

5)滴完后继续保温熟化1h，然后降至室温并加入碱性调节剂，调节pH值为6～6.5，出料。

所述催化剂为对甲苯磺酸或氨基磺酸。

所述的不饱和聚氧乙烯醚为甲基丁烯基聚氧乙烯醚或羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚中的一种，分子量为1600～4000。

所述磺酸单体是烯丙基磺酸或其盐、甲基烯丙基磺酸或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或盐中的一种或几种的混合物。

所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种以上。

所述氧化剂为质量浓度30％的过氧化氢；还原剂选自亚硫酸氢钠、焦亚硫酸氢钠、连二磷酸钠、莫尔盐、L-抗坏血酸或甲醛次硫酸氢钠中的任意一种。

所述的链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸或3-巯基丙酸。

所述的碱性调节剂为氨水、有机胺、一价金属或二价金属的氢氧化物中的一种。

同时，本发明还公开了一种使用该种减水剂所配制的清水混凝土，混凝土配制过程中需要将上述清水混凝土用聚羧酸系减水剂与消泡剂、引气剂、缓凝剂及粘度调节剂中的一种以上进行复配后掺入。

本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明在完全不使用溶剂的条件下制备聚羧酸系减水剂，是一种具有独特优势和鲜明特点的聚羧酸系减水剂，具有很好的市场竞争力和应用前景。