[发明专利]水泥添加剂和应用该添加剂的水泥组合物

说明书

[0001]本发明涉及水泥添加剂和应用该添加剂的水泥组合物。

[0002]近些年来，高强度混凝土、超高强度混凝土和其它类型的高 性能混凝土在混凝土建筑应用中的用量已急剧增长。由于建造摩天大 厦和实现混凝土建筑更长寿命等技术的迅速进展，已增加了对这些类 混凝土的需求。这些类高性能混凝土所要求的性能包括在现场操作中 易处理、长期耐久性、强度性能和经济效率。

[0003]为保证现场操作期间容易处理，即浇筑混凝土时的可操作性 (在泵压下强迫送料的适用性和可压实性)，混凝土粘度不太高很重要。 当混合高强度混凝土、超高强度混凝土和其它类高性能混凝土时，水/ 粘合剂之比特别低，而单位粘合剂量高；所以混凝土的粘度特别高， 这使它在现场操作期间难以处理并导致泵汲送料和压实操作的问题； 为了在现场操作中容易处理，甚至对于混有高单位粘合剂量和低水/粘 合剂之比的混凝土也是这样，需要具有良好可操作性的方法。

[0004]此外，长期耐久性是为了保证混凝土的长期质量；尤其关于 迄今尚不存在大问题的高强度混凝土和超高强度混凝土的自收缩的减 小，是一个要给出问题原因的新课题。其主要原因是，在混合高强度 混凝土和超高强度混凝土时，水/粘合剂之比特别低；在硬化过程中， 体积因水泥，即粘合剂，与细矿石粉的水合反应而缩小；这意味着收 缩现象将不仅在干燥条件下发生，即会发生自收缩；这种自收缩会引 起混凝土开裂，后者又对混凝土建筑的长期耐久性具有重大影响。

[0005]关于强度性能和经济效率，存在如何保证混凝土设计强度的 问题，这可以用不同技术来实现：消除导致强度降低的原因，或通过 进一步降低水/粘合剂之比来预先提高强度而能把强度调节到高于所要 求强度的水平。关于前一项的原因，存在因夹裹空气量的增加而使强 度降低以及因加进了用来减少自收缩率的收缩减小剂而使强度降低的 问题。这里，夹裹空气量增加的主要原因在于所用的减水剂和使用了 收缩减小剂；在前面提到的各类高性能混凝土中，这些减水剂和收缩 减小剂的加入量相当高；因此而夹裹进过量的空气，这又导致强度降 低的问题；已采用控制空气量的方法是使用大量抑泡剂来减少空气量， 即使该方法用起来很复杂。此外，另一个主要原因，即因加进收缩减 小剂而降低强度，源自以下事实：收缩率减小剂妨碍了水合产物的晶 体生长。因此，必须严格控制混凝土内夹裹进的空气量并减少收缩减 小剂的用量。从经济观点看，优选后者，因为否则会大大增加材料的 成本。

[0006]控制高强度混凝土和超高强度混凝土等自收缩率的传统水 泥添加剂是已知的，其中包含烯丙基醚共聚物的聚羧酸盐或酯化合物， 在其中加进了马来酸酐和聚氧化烯衍生物并在其上进一步接枝聚合了 聚氧化烯衍生物(见专利文献1中的实施例)。但是，在这类聚羧酸盐或 酯化合物中，不用聚亚烷基亚胺衍生物作为组分单体，当用所述水泥 添加剂时，不可能获得足够的自收缩减小效果，而需要用大量水泥添 加剂才能获得满意的自收缩减小效果。当用大量水泥添加剂来获得自 收缩减小效果时，就变得难以控制混凝土的流度。而且，混凝土的粘 度也高，操作期间的处理变得很难，可操作性将减小，而为了调节夹 裹空气量，就变成不得不用大量抑泡剂。

[0007]此外，水泥添加剂是已知的，在其中，按聚羧酸盐或酯化合 物的比例，用较大量醚化合物作为收缩减小组分(见专利文献2中的实 施例)，所述聚羧酸盐或酯化合物是烯丙基醚或甲基丙烯酸的共聚物， 在其中加入了单羧酸或二羧酸和聚氧化烯衍生物。但是在这类水泥添 加剂中所用的聚羧酸盐或酯化合物中，不用聚亚烷基亚胺衍生物作为 组分单体，因为与聚羧酸盐或酯化合物成比例，用了较大量的醚化合 物作为收缩减小组分，存在的问题是因所用的大量收缩减小剂而增加 了夹裹空气量并降低了强度。此外，当减水性能不够时，甚至需用更 多的水泥添加剂，这就导致强度的进一步降低。而且，从高强度混凝 土和超高强度混凝土的可操作性和易处理观点看，两者都不满意。

用聚亚烷基亚胺单体作为组成单元的聚羧酸盐或酯共聚物称做减 水剂(见专利文献3中的实施例)，关于这一点，已提到，用低水/水泥 之比可以改进水泥组合物的流度和易处理性；但关于减小高强度混凝 土的自收缩，尚无任何公开文献，很显然，用减水剂本身，收不到自 收缩减小的效果，甚至对它们与自收缩率减小剂的组合使用，既未提 及也未建议。