超早強聚羧酸減水劑在制備混凝土預制構件中的用圖
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超早強聚羧酸減水劑的用途，具體涉及一種超早強聚羧酸減水劑 在制備混凝土預制構件中的用途。
【背景技術】
[0002] 預制混凝土結構是現(xiàn)代建筑最主要的結構形式之一，具有節(jié)約材料和勞動力、提 高施工高效、加快施工進度、提高建筑工程的產(chǎn)品質量等優(yōu)勢。從環(huán)保和節(jié)能的角度講，應 用預制混凝土技術可以減少環(huán)境污染，取得較大的經(jīng)濟效益，預制混凝土結構在我國具有 較大的發(fā)展前景。
[0003] 預制混凝土結構的建造方法，就是用起重機等施工機械將工廠化生產(chǎn)的預制構件 (梁、板、柱等)進行組合安裝的一種快速施工技術。其施工分為兩個階段:第一階段在工廠 制作預制構件，第二階段現(xiàn)場安裝。
[0004]混凝土預制構件是以混凝土為基本材料預先在工廠制成的建筑構件，包括梁、板、 柱及建筑裝修配件等，供施工現(xiàn)場裝配，是建筑工業(yè)化的物質基礎。由于構件的標準化和定 型化，預制構件比用其它施工方法生產(chǎn)的等效構件節(jié)省較多的材料和人工，且產(chǎn)品按既定 標準嚴格檢驗出廠，質量保證率高。
[0005] 預制構件的特點：
[0006] 1、結構性能良好，采用工廠化制作能有效保證結構力學性，離散性小。
[0007] 2、施工速度快，產(chǎn)品質量好，表面光潔度高，能達到清水混凝土的裝飾效果，使結 構與建筑統(tǒng)一協(xié)調。
[0008] 3、工廠化生產(chǎn)節(jié)能，有利于環(huán)保，降低現(xiàn)場施工的噪音。
[0009] 4、防火性能好。
[0010] -般常見的有預制混凝土樓蓋板、橋梁用混凝土箱梁、工業(yè)廠房用預制混凝土屋 架梁、涵洞框構、地基處理用預制混凝土粧等。
[0011]混凝土結構分現(xiàn)澆和預制兩種，梁、板、管、粧等均有預制和現(xiàn)澆的施工方式。預制 件可以工廠化大批生產(chǎn)，利于施工，加快進度。
[0012] 混凝土預制件要做到外觀漂亮，第一控制一下混凝土的配合比，砂率不能少于 40%;第二盡量取小的水灰比，因為混凝土中水越少，產(chǎn)生氣泡的機會越少；第三使用早強 型聚羧酸減水劑，以提高混凝土強度及縮短模具的周轉周期，第四是振搗問題，不能欠振但 也不能過振，這個要憑經(jīng)驗來觀察。
[0013] 聚羧酸系外加劑與膠凝材料的適應性好，泌水率低，保坍性能優(yōu)異，構件外觀光 亮、致密、氣泡少、氯離子含量及堿含量低，非常適用于配制耐久性好的高性能高強度混凝 土。使用普通高性能聚羧酸減水劑配制的混凝土，凝結時間長，水泥水化慢，強度增長緩慢， 導致模具周轉周期長。

【發(fā)明內容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足之處而提供了一種混凝土預制構件 的制備方法，本發(fā)明所述方法中通過使用本發(fā)明所述超早強聚羧酸減水劑，促進了水泥水 化，不添加任何活性增強摻合料，并且優(yōu)化混凝土配合比，最終使得預制構件的拆模時間由 普通的30_40h，縮短到12_15h，加速了模具周轉周期，提高了經(jīng)濟效益。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術方案:一種混凝土預制構件的制備方法，所述方法 包括以下步驟:將混凝土澆筑完成后形成的預制構件初體自然養(yǎng)護至脫模強度后脫模，之 后繼續(xù)自然養(yǎng)護，即得到所述混凝土預制構件；
[0016] 所述混凝土包括以下組分:水泥、集料、超早強聚羧酸減水劑和水，所述超早強聚 羧酸減水劑為式(I)或（Π )所示的化合物；
[0017] 所述式(I)所示的化合物的結構式如下：
，
[0021 ] 其中a均為1~80的整數(shù)，b均為1~80的整數(shù)，c均為1~50的整數(shù)；1均為1~50的整 數(shù)；

為&―3烷基;X_均為(：1_、8廠或1_;!11均為5~200的整數(shù)，11均為0~50的整數(shù)3均為1~150的整 數(shù)。優(yōu)選地，所述m均為IO~180的整數(shù)，所述η均為O~40的整數(shù)，所述z均為1~IOO的整數(shù)。 更優(yōu)選地，所述m均為12~100的整數(shù)，所述η均為0~30的整數(shù)，所述ζ均為1~80的整數(shù)。 [0026]優(yōu)選地，所述式(I)所示的超早強聚羧酸減水劑由以下方法制備而成：
[0027] (Ia)甲氧基羥基PEG中間體的合成
[0028] 向反應器內加入甲醇，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中的一種，1-鹵 代-2,3-環(huán)氧丙烷和催化劑，攪拌，80~150°C下反應2-10h，即得反應產(chǎn)物甲氧基羥基PEG中 間體;其反應式如下：
[0029]
[0030]其中，1-鹵代-2,3-環(huán)氧丙烷為環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷或環(huán)氧碘丙烷；
[00311 (2a)甲氧基PEG活性大單體的合成
[0032]向反應器內加入步驟（Ia)中合成的甲氧基羥基PEG中間體、可聚合的羧酸、催化劑 和阻聚劑，攪拌，70-170°C下反應3-15h，即得反應產(chǎn)物甲氧基PEG活性大單體;其反應式如 下：
[0034] 其中，可聚合的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或衣康酸；
[0035] (3a)陽離子季銨鹽PEG活性大單體的合成
[0036] 向反應器中加入季銨鹽化反應物和阻聚劑，升溫至10-80°C，緩慢滴加步驟(2a)中 合成的甲氧基PEG活性大單體的季銨鹽化反應物溶液，滴加完畢后，于10_80°C條件下，繼續(xù) 保溫反應I-IOh，即得陽離子季銨鹽PEG活性大單體;其反應式如下：
[0038]其中，所述季銨鹽化合物為N(R2R3R4)，其中R 2、R3和R4分別獨自為&-3烷基。
[0039] (4a)式(I)所示的超早強聚羧酸減水劑的合成
[0040] 向反應器中加入去離子水、分子量調節(jié)劑、步驟(3a)合成的陽離子季銨鹽PEG活性 大單體、可聚合的羧酸和聚氧乙烯醚大單體，升溫至85_95°C，滴加引發(fā)劑的水溶液，，滴加 時間為1~IOh，滴加完畢后保溫，保溫時間為1~12h，其后降溫至50-45°C下，調節(jié)pH為7.0-8.0，即得超早強聚羧酸減水劑；
[0041] 其中，所述可聚合的羧酸為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸或馬來酸酐;所述聚氧乙 烯醚大單體為APEG、HPEG、VPEG或TPEG。
[0042] 優(yōu)選地，所述步驟（Ia)中甲醇，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中的一 種和1-鹵代-2,3_環(huán)氧丙烷的摩爾比為甲醇：環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中 的一種：1-鹵代-2，3-環(huán)氧丙烷=1:5~250:1~150;所述步驟(2a)中甲氧基羥基PEG中間體 與稀酸的摩爾比為甲氧基羥基PEG中間體:稀酸=1:1~1:8;所述步驟(3a)中所述季銨鹽化 反應物與所述甲氧基PEG活性大單體的摩爾比為季銨鹽化反應物：甲氧基PEG活性大單體= 0.2:1~2:1;所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧酸和聚氧乙烯醚大 單體的摩爾比為陽離子季銨鹽PEG活性大單體:可聚合的羧酸:聚氧乙烯醚大單體=1.0~ 3 · 0:1~6 · 0:1 〇
[0043]優(yōu)選地，所述步驟（Ia)中的催化劑為氫化鈉或鈉;所述步驟(2a)中的催化劑為甲 磺酸和對甲基苯磺酸中的至少一種;所述步驟(2a)、（3a)中的阻聚劑均為對苯二酚或對甲 醚苯酚，所述步驟（2a)中阻聚劑的用量為所述甲氧基羥基PEG中間體摩爾數(shù)的0.02%~ 0.08%，所述步驟（3a)中阻聚劑的用量為所述甲氧基TOG活性大單體摩爾數(shù)的0.02%~ 0.08%。所述步驟(4a)中分子量調節(jié)劑為巰基化合物和異丙醇中的至少一種，所述步驟 (4a)中分子量調節(jié)劑的用量為所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧 酸和聚氧乙烯醚大單體的總摩爾數(shù)的〇. 005~5 % ;所述步驟(4a)中氫氧化鈉溶液的質量濃 度為30 % ;所述步驟(4a)中引發(fā)劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水和過氧化苯甲酰中的一 種，所述步驟(4a)中引發(fā)劑的用量為所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合 的羧酸和聚氧乙烯醚大單體的總摩爾數(shù)的0.05~5%。優(yōu)選地，所述步驟(4a)中分子量調節(jié) 劑為3-巰基丙酸、巰基乙酸、巰基乙醇、吊白塊和異丙醇中的至少一種。
[0044]優(yōu)選地，所述式（Π )所示的超早強聚羧酸減水劑由以下方法制備而成：
[0045] (Ib)甲氧基羥基PEG中間體的合成
[0046]向反應器內加入甲醇，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中的一種，1-鹵 代-2，3-環(huán)氧丙烷和催化劑，攪拌，80-150°C下反應2-10h，即得反應產(chǎn)物甲氧基羥基PEG中 間體;其反應式如下：
[0048]其中，1-鹵代-2,3_環(huán)氧丙烷為環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷或環(huán)氧碘丙烷；
[0049] (2b)甲氧基PEG活性大單體的合成
[0050]向反應器內加入步驟(I b)中合成的甲氧基羥基PEG中間體、可聚合的羧酸、催化劑 和阻聚劑，攪拌，70-170°C下反應3-15h，即得反應產(chǎn)物甲氧基PEG活性大單體;其反應式如 下：
[0052] 其中，可聚合的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或衣康酸；
[0053] (3b)陽離子季銨鹽PEG活性大單體的合成
[0054] 向反應器中加入季銨鹽化反應物和阻聚劑，升溫至10-80°C，緩慢滴加步驟(2b)中 合成的甲氧基PEG活性大單體的季銨鹽化反應物溶液，滴加完畢后，于10-80°C條件下，繼續(xù) 保溫反應I-IOh，即得陽離子季銨鹽PEG活性大單體;其反應式如下；
[0056]其中，所述季銨鹽化合物為N(R2R3R4)，其中R 2、R3和R4分別獨自為&-3烷基。
[0057] (4b)式（Π )所示的超早強聚羧酸減水劑的合成
[0058] 向反應器中加入去離子水，分子量調節(jié)劑，步驟(3b)合成的陽離子季銨鹽PEG活性 大單體，可聚合的羧酸，聚氧乙烯醚大單體，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基 磺酸鈉中的一種，升溫至85 - 95°C，滴加引發(fā)劑的水溶液，滴加時間為1~I Oh，滴加完畢后保 溫，保溫時間為1~12h，其后降溫至50-45°C下，調節(jié)pH為7.0-8.0,即得超早強聚羧酸減水 劑；
[0059] 其中，所述可聚合的羧酸為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸或馬來酸酐;所述聚氧乙 烯醚大單體為APEG、HPEG、VPEG或TPEG。
[0060] 優(yōu)選地，所述步驟（Ib)中甲醇，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中的一 種，1-鹵代-2,3-環(huán)氧丙烷的摩爾比為甲醇:環(huán)氧乙烷和環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物中的 一種：1-鹵代-2，3-環(huán)氧丙烷=1:5~250:1~150;所述步驟(2b)中甲氧基羥基PEG中間體與 稀酸的摩爾比為甲氧基羥基PEG中間體:稀酸=1:1~1:8;所述步驟(3b)中所述季銨鹽化反 應物與所述甲氧基PEG活性大單體的摩爾比為季銨鹽化反應物與甲氧基PEG活性大單體= 0.2:1~2:1;所述步驟(4b)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧酸、聚氧乙烯醚大 單體以及丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基磺酸鈉中的一種的摩爾比為陽離 子季銨鹽PEG活性大單體:可聚合的羧酸:聚氧乙烯醚大單體:丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲 基丙磺酸和稀丙基磺酸鈉中的一種=1.0~3.0:1~6.0:1:0.2~6.0。
[0061] 優(yōu)選地，所述步驟（Ib)中的催化劑為氫化鈉或鈉;所述步驟(2b)中的催化劑為甲 磺酸和對甲基苯磺酸中的至少一種;所述步驟(2b)、（3b)中的阻聚劑均為對苯二酚或對甲 醚苯酚，所述步驟（2b)中阻聚劑的用量為所述甲氧基羥基PEG中間體摩爾數(shù)的0.02%~ 0.08%，所述步驟（3b)中阻聚劑的用量為所述甲氧基TOG活性大單體摩爾數(shù)的0.02%~ 0.08%。所述步驟(4b)中分子量調節(jié)劑為巰基化合物和異丙醇中的至少一種，所述步驟 (4b)中分子量調節(jié)劑的用量為所述步驟(4b)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧 酸、聚氧乙烯醚大單體以及丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基磺酸鈉中的一種 的總摩爾數(shù)的0.005~5% ;所述步驟(4b)中引發(fā)劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水和過氧化 苯甲酰中