[发明专利]一种增强型混凝土用抗泥外加剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型混凝土用抗泥外加剂及其制备方法，该外加剂以水溶性烷基硅醇盐、环氧氯丙烷和含仲胺结构的水溶性有机胺为主要原料，在催化剂作用下，依次进行开环加聚反应制得的端烷基硅醇盐结构阳离子聚合物。其中有机胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1:1.1～1:1.5，烷基硅醇盐摩尔数占有机胺与环氧氯丙烷总物质的量的2％～10％，催化剂用量为原料总质量的0.2％～1.5％。本发明所述增强型混凝土用抗泥外加剂对蒙脱土的水化膨胀具有明显抑制效果，不仅能改善含泥骨料新拌混凝土的工作性能，而且能有效提高硬化混凝土的力学强度。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别是一种增强型混凝土用抗泥外加剂及其制备方法。

背景技术

聚羧酸减水剂作为第三代高性能减水剂，具有减水率高、保坍性能好的特点。伴随我国建筑行业的快速发展，建筑砂石消耗量巨大，优质砂石资源稀缺，尤其是在一些地材质量较差的地区，砂石含泥问题已成为混凝土行业亟待解决的难题。大量的工程实例及研究表明，与萘系、三聚氰胺系及氨基磺酸系减水剂相比，目前混凝土生产普遍使用的聚羧酸减水剂(PCE)，对骨料中的泥含量更为敏感。这主要是由于PCE分子中含有的聚氧乙烯(PEO)侧链极易嵌入到黏土矿物的间层中，起不到“空间位阻”效应，从而失去了对水泥颗粒的分散作用，表现为外加剂掺量升高，混凝土保坍效果差。另外，黏土水化发生体积膨胀，引起混凝土密实程度降低，导致混凝土的力学强度降低。目前在含泥骨料混凝土生产中，为了保证硬化混凝土力学强度，往往需要提高水泥等胶凝材料用量，但会增大混凝土材料对环境、资源的负荷。目前建设用砂所含黏土根据产地不同成分有所区别，但主要是一类层状结构的硅铝酸盐矿物，其中以蒙脱土对含泥骨料混凝土的工作性能与力学性能产生的负面影响最大。抗泥功能外加剂可进行抑制黏土膨胀、牺牲剂等方面的结构设计，减少PCE的消耗，提升含泥骨料混凝土的工作性能。

现有技术中，专利CN105198270A公开了一种混凝土用抗泥剂的制备方法，利用酚羟基与环氧乙烷在高温高压条件下的开环反应，制得不同长度的苯基聚氧乙烯醚。再通过端羟基的磷酰化，合成得到苯基聚氧乙烯磷酸酯，最后与甲醛进行缩聚反应制得类梳型结构的聚合物。该助剂能够起到降低掺量和提升保坍的作用，但其结构含有大量的磷酸基团，会对混凝土的强度发展产生一定的负面影响。专利CN106279705A公开了一种改性木质素抗泥牺牲剂的制备方法，利用自由基聚合/开环聚合将聚氧乙烯链枝接到平面网状结构的木质素结构中，该牺牲剂可有效改善含泥水泥净浆初期流动度。但其仍是利用了黏土层间对聚氧乙烯链的特征吸附，难以与聚羧酸减水剂侧链产生有利的竞争吸附，牺牲替代作用不明显。同时也会引起黏土层间距的增加，难以弥补黏土对硬化混凝土强度的负面影响。

目前现有的技术研究大多集中在解决含泥骨料对混凝土工作性能的改善方面，而对含泥硬化混凝土力学性能的提升关注较少。因此，需开发一种兼具改善含泥骨料混凝土流动性、保持性以及力学强度增强功能的混凝土抗泥功能外加剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具改善含泥骨料混凝土流动性、保持性以及力学强度增强功能的增强型混凝土抗泥功能外加剂的制备方法。

本发明提供的增强型混凝土用抗泥外加剂的以水溶性的烷基硅醇盐、环氧氯丙烷和有机胺为作为原料，在催化剂作用下进行开环加聚反应制得。

所述有机胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1:1.1～1:1.5，烷基硅醇盐用量为有机胺与环氧氯丙烷总物质的量的2～10％。所述催化剂用量为烷基硅醇盐、环氧氯丙烷和有机胺总质量的0.2～1.5％。

具体制备方法步骤如下：

(1)将烷基硅醇盐、催化剂和去离子水加入反应容器内，搅拌均匀后，在1～2小时内滴加与烷基硅醇盐等物质的量的环氧氯丙烷，然后在60～70℃反应4～8小时，反应结束冷却至室温，得到A溶液；烷基硅醇盐在去离子水中的摩尔浓度为5～12mol·L^-1。烷基硅醇盐浓度过高反应剧烈，不易控制，浓度过低，反应不充分，转化率低。所述催化剂为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种。