早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備方法和 使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國預(yù)制構(gòu)件混凝土所用的減水劑以萘系和三聚氰胺系減水劑為主。萘系 減水劑的混凝土流動(dòng)性較差，坍落度損失較快，容易泌水，而且成型的混凝土構(gòu)件外觀色澤 發(fā)暗，缺乏光亮感；三聚氰胺系減水劑雖然早強(qiáng)效果顯著，但與水泥品種適應(yīng)性不是太好， 而且混凝土坍落度損失較快，另外也存在反應(yīng)條件要求嚴(yán)格、質(zhì)量難以控制等缺點(diǎn)。作為第 三代高效減水劑，聚羧酸系減水劑具有摻量低、減水率高、坍落度保持性好、收縮率小、與水 泥和摻合料適應(yīng)性相對較好、增強(qiáng)效果明顯等優(yōu)異的性能，同時(shí)，生產(chǎn)過程環(huán)保，已成為國 內(nèi)外減水劑研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，并已廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)工程領(lǐng)域中。國內(nèi)研制的普通型聚羧 酸系減水劑已達(dá)到日本、美國等發(fā)達(dá)國家的水平，但普通聚羧酸系減水劑具有一定的緩凝 作用和引氣性，延長了混凝土的凝結(jié)時(shí)間，不利于早期強(qiáng)度的提高和預(yù)制構(gòu)件的快速脫模。
[0003] 隨著鐵路、公路、地鐵等諸多工程建設(shè)對預(yù)制構(gòu)件需求量的增加，研究適應(yīng)于預(yù)制 混凝土，能夠明顯提高混凝土早期強(qiáng)度、加快脫模周轉(zhuǎn)速度的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑具有 十分重大的意義。目前，制備早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的方法主要有兩種，分別是復(fù)配和合 成，復(fù)配主要是在普通聚羧酸系減水劑中摻入常用的小分子早強(qiáng)劑形成復(fù)合體系，兼顧減 水、早強(qiáng)兩項(xiàng)性能，但由于小分子早強(qiáng)劑種類與性能的限制，產(chǎn)品的適應(yīng)性較差，調(diào)整、增效 空間不大，往往無法滿足預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的實(shí)際要求。合成方法包括聚羧酸系減水劑分子結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)和接枝具有早強(qiáng)功能的官能團(tuán)，該方法篩選出特殊功能單體添加于減水劑合成過程 中，實(shí)現(xiàn)對減水劑分子的改性和優(yōu)化，是未來早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向。 然而，目前的合成法所制得的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的保坍效果較差，而且早強(qiáng)效果不明 顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有技術(shù)中合成法制備的早強(qiáng)型聚羧酸系 減水劑保坍效果較差，早強(qiáng)效果不明顯等缺陷，提供一種早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑及其制備 方法和使用方法。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，操作方便，制得的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑減 水率高，保坍性較好，早期強(qiáng)度高。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，其原料配方包括下述重量份數(shù)的組 分：100份不飽和聚醚DD-406、7~11份丙烯酸、1~5份丙烯磺酸鈉、1. 5~3. 5份二-丙 烯酰胺-甲基丙磺酸、〇~2份丙烯酰胺、0. 25~0. 45份過硫酸銨、0. 05~0. 25份過硫酸 鉀、0. 1~0. 3份巰基乙酸、0. 2~0. 4份巰基丙酸、2~4份氫氧化鈉和80~180份水。
[0007] 其中，所述的不飽和聚醚DD-406為上海東大化學(xué)有限公司的市售商品。所述的不 飽和聚醚DD-406的數(shù)均分子量為4000~8000。所述的不飽和聚醚DD-406與丙烯酸、丙烯 磺酸鈉、二-丙烯酰胺-甲基丙磺酸、丙烯酰胺等發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)物中會相應(yīng)引入羧基、酰 胺基和磺酸基。
[0008] 其中，所述丙烯酸的用量較佳地為8~10份。所述丙烯磺酸鈉的用量較佳地為 2~4份。所述二-丙烯酰胺-甲基丙磺酸的用量較佳地為2~3份。所述丙烯酰胺的用 量較佳地為〇. 5~1. 5份。所述過硫酸銨的用量較佳地為0. 3~0. 4份。所述過硫酸鉀的 用量較佳地為〇. 1~〇. 2份。所述巰基乙酸的用量較佳地為0. 15~0. 25份。所述巰基丙 酸的用量較佳地為〇. 25~0. 35份。所述氫氧化鈉的用量較佳地為2. 5~3. 5份。所述水 的用量較佳地為110~150份。
[0009] 本發(fā)明中，所述的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑中還可含有本領(lǐng)域減水劑中常規(guī)添加的 各種其他添加劑，只要其不顯著影響本發(fā)明的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的效果即可。
[0010] 本發(fā)明中，所述的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑，其原料配方較佳地為下述重量份數(shù)的 組分：100份不飽和聚醚DD-406、8~10份丙烯酸、2~4份丙烯磺酸鈉、2~3份二-丙烯 酰胺-甲基丙磺酸、〇. 5~1. 5份丙烯酰胺、0. 3~0. 4份過硫酸銨、0. 1~0. 2份過硫酸鉀、 0. 15~0. 25份巰基乙酸、0. 25~0. 35份巰基丙酸、2. 5~3. 5份氫氧化鈉和110~150份 水。
[0011] 本發(fā)明的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑為無色至淡黃色透明液體，其中聚合物濃度為 40 ~60wt%。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的制備方法，其包括下述步驟：
[0013] (1)在惰性氣氛和攪拌條件下，在混合物C中同時(shí)滴加溶液A和溶液B，進(jìn)行聚合 反應(yīng)，得反應(yīng)物料；其中，所述溶液A于3~5小時(shí)內(nèi)滴完，所述溶液B于3. 5~5. 5小時(shí)內(nèi) 滴完；所述混合物C由不飽和聚醚和50~150份水混合均勻而成；所述的溶液A由所述的 丙烯酸、所述的丙烯磺酸鈉、所述的二-丙烯酰胺-甲基丙磺酸、所述的丙烯酰胺和10份水 混合均勻而成；所述的溶液B由所述的過硫酸銨、所述的過硫酸鉀、所述的巰基乙酸、所述 的巰基丙酸和20份水混合均勻而成；（2)用所述氫氧化鈉將所述反應(yīng)物料的pH值調(diào)節(jié)至 5. 0~7. 0,即可。
[0014] 步驟（1)中，所述的惰性氣氛可為本領(lǐng)域常規(guī)使用的惰性氣氛，一般為氮?dú)鈿夥铡?br>[0015] 步驟（1)中，所述聚合反應(yīng)的方法和條件可為此類反應(yīng)的常規(guī)的方法和條件。所 述聚合反應(yīng)的溫度較佳地為60~80°C，更佳地為65~75°C。所述聚合反應(yīng)的時(shí)間較佳地 為4~8小時(shí)，更佳地為5~7小時(shí)。按照本領(lǐng)域常識，所述的聚合反應(yīng)在聚合反應(yīng)釜中進(jìn) 行，所述的聚合反應(yīng)釜包括高位槽A和高位槽B，溶液A和溶液B可以相應(yīng)地在高位槽A和 高位槽B中進(jìn)行滴加。所述溶液A較佳地于3. 5~4. 5小時(shí)內(nèi)滴完。所述溶液B較佳地于 4~5小時(shí)內(nèi)滴完。
[0016] 步驟（2)中，較佳地將所述反應(yīng)物料的pH值調(diào)節(jié)至5. 5~6. 5。
[0017] 本發(fā)明還提供了所述早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑的使用方法，其包括下述步驟：將所 述早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑以水泥重量〇. 18%~0. 26%的用量添加到水泥凈漿中；或者，將所 述早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑以水泥重量〇. 24%~0. 32%的用量添加到混凝土中。
[0018] 其中，所述早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑較佳地以水泥重量0. 20%~0. 24%的用量添加 到水泥凈漿中。
[0019] 其中，所述早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑較佳地以水泥重量0. 26%~0. 30%的用量添加 到混凝土中。
[0020] 在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí) 例。
[0021] 本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0022] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：
[0023] (1)本發(fā)明的早強(qiáng)型聚羧酸系減水劑為無色至淡黃色透明液體，濃度為40~ 60wt%。在水泥凈漿中添加量為水泥重量的0. 18%~0. 26%的本發(fā)明的早強(qiáng)型聚羧酸系減 水劑時(shí)，可使水灰比為〇. 29的水泥凈漿初始流動(dòng)度為200~280mm，1小時(shí)流動(dòng)度保持為 180~260mm;在混凝土中添加量為水泥重量的0. 24%~0. 32%的本發(fā)明的早強(qiáng)型聚羧酸 系減水劑時(shí)，新拌混凝土初始坍落度為200~220_，1小時(shí)坍落度為140~220_，混凝土 1天抗壓強(qiáng)度比達(dá)到165%~185%，3天抗壓強(qiáng)度比達(dá)到145%~165%，7天抗壓強(qiáng)度比達(dá)到 135%~155%，28天抗壓強(qiáng)度比達(dá)到120%~