[发明专利]一种高适应性混凝土超塑化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高适应性混凝土超塑化剂、其制备方法及应用。本发明所述混凝土超塑化剂是由不饱和聚醚大单体d与羧酸单体a、含磷单体b、含氮单体c三种可聚合小单体在水溶液中共聚而成，所述羧酸单体a：含磷单体b：含氮单体c：不饱和聚醚大单体d的摩尔比为2~10：0.5~2：0.5~2：1；所述混凝土超塑化剂的重均分子量为15000‑70000Da。本发明制得的超塑化剂具有良好的减水能力，优异的抗粘土性能，与水泥的适应性良好，能够满足多种水泥或者高粘土含量下混凝土性能的需求。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种高适应性混凝土超塑化剂及其制备和应用，该超塑化剂可满足多种混凝土的性能需求。

技术背景

随着建筑行业的快速发展，混凝土用量越来越多，而天然的砂石材料被大量消耗，导致优质的材料越来越少，品质比较差的砂子和石子被用来制备混凝土，甚至近些年机制砂的使用也比较多，就出现混凝土外加剂与含泥量的问题。加之我国地域广阔，采用水泥种类繁多，很容易出现外加剂与水泥不相容的问题。外加剂与水泥、与砂石的含泥的问题严重影响混凝土的性能。

聚羧酸减水剂与水泥适应性差的问题，表现为水泥净浆流动度小，高减水率体现不出来，坍落度损失也快，混凝土和异性差，除了与减水分子本身的结构有关系外，也和水泥组成、混凝土种的砂石集料、掺合料和配合比等有很大的关系。

一般的聚羧酸减水剂对粘土比较敏感，通常认为聚羧酸减水剂的分散性能被粘土严重削弱的原因是粘土可以与水泥竞争吸附聚羧酸分子，研究表明：蒙脱土的饱和吸附量是水泥的50倍。聚羧酸减水剂在粘土上的吸附表现为物理吸附和化学吸附，物理吸附主要是通过水泥浆体溶液中的钙离子的静电吸引使粘土吸附聚羧酸减水剂，而化学吸附则是聚羧酸减水剂的侧链进入粘土硅氧层间实现插层，进而使聚羧酸减水剂的分散性能严重下降，流动性变差，坍落度损失增大，可运输的时间大大缩短，难以满足混凝土运输、泵送和施工的需求。

砂石集料中泥含量较高时,会降低水泥和骨料间的粘结强度,从而导致混凝土抗压、收缩、抗折及耐久性等性能下降，还有可能在混凝土形成薄弱区域，使强度降低，且泥一般吸水会膨胀，会在混凝土结构中产生应力，增大混凝土开裂的风险,为此需要对含泥的混凝土采取相应的措施。

目前缓解或改善泥对混凝土带来的不利影响，采用的方法有a)对砂石进行清洗，但这种方法耗时耗力，另外清洗的水如何处理也是问题；b)通过提高聚羧酸的掺量提高分散性能，不仅要增加混凝土的生产成本，而且有可能增加混凝土凝结时间或者产生离析泌水等问题；c)加入小分子的粘土改性剂，让小分子吸附到粘土表面，占据活性位点，使减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，采用的有聚乙二醇，季铵盐、阳离子聚合物、乙酸盐，三聚磷酸钠和沸石等，这种会额外增加外加剂的成本；d)加入抗泥型的减水剂，通过对减水剂分子结构进行改性，调整吸附能力从而改善泥对减水剂性能的影响。

专利201410505225.2开发了一种抗粘土型混凝土功能外加剂及其之制备方法，采用聚羧酸减水剂母液与石灰、硫酸亚铁、偏硅酸钠等复配而成，很容易出现与减水剂不相容的问题，进而给使用和施工带来困难，同时使用这些材料会增加混凝土的成本。

专利201611236904.X开发了一种低相对分子量抗粘土磷酸基超塑化剂，以多元胺为起始剂合成支化聚醚多元胺中间体，之后将端羟基进行磷酸酯化制的样品，具有优异的抗粘土性能，但是其减水能力非常低，不能单独使用在混凝土中，还需要与减水剂复配使用，因此就增加了外加剂的使用成本。

专利201611067604.3开发了一种高抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，采用异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、亚磷酸三丙烯酯和二甲胺基丙基丙烯酰胺合成聚合物，本专利采用的聚醚大单体及其他不饱和小单体都是固定的结构，因此聚合物结构可调节的空间不大，性能的优异性难以保证。专利201410854709.8开发了一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法，采用不饱和多羟基季铵盐聚醚和羧酸小单体共聚制备而成，对含泥量较高的砂石材料有较好的减水和保坍效果。