[发明专利]含改性三聚氰胺减水剂的水泥基灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，尤其涉及一种含有改性三聚氰胺减水剂的水泥基灌浆材料及其制备方法。

背景技术

混凝土结构因其脆性大，在工程应用中往往会发生开裂现象，而混凝土开裂又会导致混凝土结构水密性下降、渗漏，进而影响工程的使用寿命。因而在施工和使用阶段，许多工程如水利、铁路、公路、桥梁等不可避免地需要灌浆材料对裂缝进行修补与加固。而许多大型仪器的安装也需要用高性能灌浆材料灌注地脚螺栓和机器底座或钢结构与基础的结合部位等。

常用的混凝土裂缝修补与加固的灌浆材料很多，从材料类型来分，主要有化学灌浆材料和水泥基灌浆材料两大类。化学灌浆材料具有颗粒细、强度高、粘度低，以及流动性、稳定性和可灌性好，胶凝或固化时间能按工程需要进行调节等优点，但它成本高、运输和贮存不便、施工工艺复杂，大多具有不同程度的毒性，包括刺激性、腐蚀性、致敏性及易燃易爆等缺点，同时，因试验、施工操作和排放废弃料等引起环境污染以及对地下水的污染，化学灌浆材料的应用也越来越受到限制。水泥基水泥灌浆材料具有使用方便、强度高、耐久性好、无污染、成本低、来源广等特点，因而，越来越得到了广泛的使用。但普通水泥基灌浆材料颗粒较粗，浆液的稳定性差、易沉淀析水，且硬化时有体积收缩。此外，基础加固灌浆以后，浆体具有一定的收缩，容易再次开裂。因此，本领域技术人员近年来致力于通过添加外加剂等途径来克服水泥基灌浆材料的上述缺陷。其中，常用的水泥外加剂，也即混凝土外加剂例如减水剂的加入有助于改善上述缺陷，但是，仍然有再提高的必要性，尤其是水泥基灌浆材料早强性能的提高一直是本领域人员想要解决又很难解决的问题。

减水剂又称为分散剂或塑化剂，由于使用时可使新拌混凝土的用水量减小，因此而得名。在现代混凝土技术领域里，减水剂是改善混凝土流变性能的外加剂之一，已被当作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五组份。

常见的减水剂主要有木质素环酸盐系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和聚羧酸系等。20世纪30年代到60年代是普通减水剂的应用和发展时期，早期使用的减水剂主要为松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸盐等有机化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解决混凝土路面的抗冻融等耐久性问题。但是，随着施工要求的不断提高，这些早期的减水剂的减水效果已经不能满足现代工程建设的需要。

从1962年日本首先开发萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂和1964年西德开发三聚氰胺系高效减水剂以来，进入了高效减水剂的开发与应用时期，有利地推动了混凝土技术的发展，这两个系列高效减水剂的突出特点是减水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低单位用水量或单位水泥用量，用于配制高强、超高强、高耐久性混凝土，但其致命缺点是坍落度损失大，制备过程中甲醛挥发对环境污染严重。而聚羧酸系高效减水剂掺混量低，但对混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潜力大，被认为是高效减水剂的换代产品，但其成本较高，反应敏感，因此应用受到一定的局限性。中国的三聚氰胺减水剂几乎与萘系高效减水剂同时出现，在70年代末期开始由山东水泥制品所研究试制成功了磺化三聚氰胺甲醛树脂高效减水剂SM。目前高内多采用四步法合成该类减水剂，包括羟甲基化、磺化、酸性缩聚、碱性重排。其制备可分为三个阶段；(1)单体配制：以三聚氰胺、甲醛作为原料，去一定的比例和温度合成三羟甲基三聚氰酰胺；(2)单体磺化：将合成的单体，用亚硫酸氢钠、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠等分子中含有-SO₃H的物质作为磺化剂，在碱性条件下进行磺化反应，通过反应制得单磺酸盐；(3)单体缩合：将单磺酸盐置于一定的介质条件下，羟甲基之间缩合而生成醚键，使羟甲基三聚氰胺单磺酸钠单体之间以醚键相互连接起来，制成能溶解于水的线性高分子；(4)碱性重排：通过控制反应条件控制聚合物的相对分子质量，使产物达到最佳减水增强效果。但是，随着人们对混凝土，尤其是高效混凝土质量和用量需求的增长，这种高效减水剂的减水效果以及高成本已经不能满足需要。

CN101386488公开了一种羧酸改性的三聚氰胺高效减水剂，其中主要使用三聚氰胺、甲醛、氨基磺酸、水杨酸、柠檬酸、苯酚、自制改性磺化剂和碱作为原料，其对已有减水剂的改进主要是通过引入羧基和苯环实现的，而且其中没有公开使用的自制改性磺化剂的制备方法，导致本领域技术人员事实上无法实现其发明；另外，其中虽然泛泛地描述了发明相对于现有技术的诸多优点，但是并没有给出具体的实验数据，本领域技术人员也无法确定其是否真正能够达到其所声称的效果。

发明内容