[发明专利]用于水泥组合物的发泡剂

说明书

发明领域

本发明涉及以下方面：用于水泥组合物的发泡剂(gas forming agent)，所述发泡剂具有优异的发泡(gas forming)性能，并适用于土木工程、建筑及其它领域中的含有亚硝酸盐的水泥组合物；含有亚硝酸盐并添加了该发泡剂的水泥组合物；使用该发泡剂防止水泥组合物收缩的方法；以及该发泡剂在含有亚硝酸盐的水泥组合物中的用途。

背景技术

传统上，诸如混凝土、灰浆(mortar)和砂浆(grout)材料等水泥组合物用来安装机器、构筑倒置(inversely placed)混凝土的接缝、修补混凝土的损坏部分以及填充预应力混凝土结构的PC管。至今已开发了多种填充材料，其中最广泛使用的是水硬水泥组合物，其组成以单独的水泥或者水泥和细集料(需要时进一步包括粗集料)的组合为基础，并根据用途添加各种添加剂。一般地，当以单独的水泥或水泥和细集料(需要时进一步包括粗集料)的组合为基础的水硬水泥组合物与水混合后放置时，在凝结过程中会发生收缩或沉降，从而在预先浇注的部分和新填充的材料之间形成空气间隙层，或引起填充材料发生沉降或开裂。

在那些情况下，为了防止收缩，使用铝粉或碳质材料作为添加剂。铝粉与碱(其由水泥和水反应生成)反应，以在水硬水泥组合物从可流动直至凝结的期间内产生氢气，并由此导致水硬水泥组合物膨胀以补偿其收缩。在水泥组合物中添加碳质材料时，由于其多孔性质，会从混合物中吸收水分，释放陷入孔中的气体以使水泥组合物膨胀，从而补偿其收缩。

例如，在PC钢筋拉紧之后，为了保护PC钢筋不受腐蚀并使PC钢筋和结构混凝土形成一体，在PC(预应力混凝土)结构的PC钢筋周围浇注PC砂浆材料。当PC砂浆材料中添加铝粉时，水泥中的碱与铝粉反应生成氢气；因此，担心氢气会引起PC钢筋发生氢脆。

此外，近年来，因氯盐侵蚀而产生的混凝土损坏已成为问题，作为针对其的对策，经常要进行修理工作，修理中用风镐、电镐和喷水器等取出混凝土的损坏部分进行修理，然后用水泥灰浆或聚合物水泥灰浆对需要修理的部分进行重新填充。在这种操作方法中，为了防止因氯盐侵蚀而使修理的部分再次损坏，在用来重填充的灰浆中添加亚硝酸盐。另一方面，此类情况下使用的灰浆含有铝粉以补偿固化前的早期收缩，这会引起以下问题：含有亚硝酸盐和铝粉的混合灰浆不会产生预期的膨胀量或根本不发生膨胀。虽然这种情况的原因尚不清楚，人们推测亚硝酸盐会阻碍铝粉和碱之间的反应。

除了上述使用用于产生氢气的添加剂(例如铝粉)的方法之外，已报道了使用有机添加剂(例如过氧化甲乙酮、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钠和对甲苯磺酰肼)来产生氧气或氮气，从而补偿水泥组合物的收缩的方法(见专利文献1)。但是，该方法尚未应用于含亚硝酸盐的水泥组合物中，并且根本未对在亚硝酸盐的存在下上述有机添加剂的效果进行描述。

专利文献1  美国专利No.4,142,909。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种发泡剂以及使用上述发泡剂并提供良好收缩补偿的水泥组合物，所述发泡剂即使在亚硝酸盐的存在下也能产生足以得到希望的膨胀量的气体，并且不会引起氢脆。

为解决上述问题，本发明人进行了深入研究，并发现将含有亚硝酸盐的水泥组合物与通过在前述组合物中的反应而产生氮气的物质混合，即使在含有亚硝酸盐的水泥组合物中也能有效地产生氮气，从而成功补偿水泥组合物的收缩。

因此本发明涉及用于含有亚硝酸盐的水泥组合物的发泡剂，所述发泡剂包含通过在水泥组合物中的反应而产生氮气的物质。

另外，本发明涉及上述发泡剂，其中所述通过在水泥组合物中的反应而产生氮气的物质包含至少一种选自磺酰肼化合物、偶氮化合物和亚硝基化合物的化合物。

本发明进一步涉及含亚有硝酸盐的水泥组合物，所述水泥组合物包含上述发泡剂。

本发明还涉及上述水泥组合物，所述水泥组合物为砂浆材料、PC砂浆材料、灰浆材料或混凝土材料。

本发明还涉及上述水泥组合物，其进一步包含减水剂。

本发明也涉及上述水泥组合物，其进一步包含膨胀剂(inflating agent)。

本发明又涉及防止含有亚硝酸盐的水泥组合物收缩的方法，所述方法包括将上述发泡剂混入水泥组合物中。

本发明进一步涉及上述防止收缩的方法，其中水泥组合物为砂浆材料、PC砂浆材料、灰浆材料或混凝土材料。

本发明另外涉及上述防止收缩的方法，所述方法进一步包括添加减水剂。