[发明专利]一种保坍型聚羧酸超塑化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有三重调控水泥混凝土流动度随时间变化能力的聚羧酸系水泥分散剂，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

国家基础设施建设规模空前给高性能混凝土的性能提出了更高的要求，也带来了极大的挑战。构筑物结构的复杂化和施工方式的自动化要求高性能混凝土的流动性保持时间更长，而高性能混凝土本身使用大量的矿物掺合料和多种功能外加剂也使得流动性保持更难。另外，由于我国地域广阔、季节变化明显、混凝土原材料质量和性质差异非常大，在混凝土的拌制和运输过程中经常会遇到新拌混凝土流动性丧失过快的现象。混凝土的保坍能力不足给工程施工和混凝土的质量带来很多的问题，尤其在夏季高温条件下、混凝土坍落度偏小或者要求超长时间保坍需求时这种现象更加明显。究其原因，夏季高温造成坍落度损失加快是由于加速了水泥水化和水分蒸发造成的；坍落度偏小的混凝土由于体系中自由水少，短时间内就容易出现流动度丧失；混凝土施工时间过长导致水泥水化产物增多，此时生成的水化产物如果混凝土体系中没有多余的分散剂进行分散，则会逐渐出现流动度丧失的现象。因此，多种因素造成的流动度损失的性质是不一样的，需要补充分散剂的时间需求也是不一样的。

聚羧酸系超塑化剂依靠其掺量低、减水率高、保坍能力比萘系减水剂强、降低混凝土收缩以及制备过程无污染等优点，已经成为制备高性能混凝土不可缺少的关键组分，也成为了国内外研究的热点。经过最近几年的飞速发展，聚羧酸系超塑化剂的减水能力得到较大幅度的提高，这也间接的导致了混凝土体系中聚羧酸超塑化剂的掺量逐渐降低，这也是导致掺聚羧酸超塑化剂混凝土逐渐暴露保坍能力不足的原因。

为了有效解决掺聚羧酸超塑化剂混凝土的流动度损失过快的问题，国内外相关领域的研究人员已经做了大量的研究工作。除了传统缓凝的办法以外，目前缓解混凝土流动度损失最有效的办法为外加保坍组分，多篇专利已经公开了相关具有保坍功能的聚羧酸类聚合物的制备方法。

专利CN101786824A公开了一种缓释型聚羧酸减水剂的制备方法，该方法将含有不饱和双键的聚氧乙烯醚大单体、（甲基）丙烯酸、不饱和磺酸或其盐单体、单烯烃羧酸衍生物、双烯烃羧酸衍生物通过水性自由基共聚反应，再用碱性溶液中和而成。此方法制备的聚羧酸减水剂具有防止长时间运输造成流动度损失的效果，但其初始没有分散效果会造成与常规聚羧酸减水剂复配使用时造成掺量偏高的问题，而且这种结构聚合物要想发挥保坍效果需要较长的时间，则无法满足夏季高温造成的水泥水化加快带来的混凝土流动度快速损失的问题，具有明显的局限性。

专利CN101357833A公开了一种坍落度保持型聚羧酸超塑化剂，该方法采用部分的醚类不饱和单体替代酯类不饱和大单体以提高聚合物在水泥强碱性环境下的分子结构稳定性，从而提高保坍能力。同时，聚合物分子中引入衣康酸作为吸附基团来改善其保坍能力。该方法制备的聚羧酸超塑化剂具有较强的分散能力，但是由于分子中无缓释基团，无法满足混凝土体系后期的分散需求，有较大的提升空间。

专利CN102093521A公开了一种聚羧酸高保坍剂的制备方法，该方法采用烯丙基聚乙二醇类聚醚、马来酸酐、马来酸酐聚乙二醇二酯和丙烯酸进行共聚后加碱中和而成。该方法利用酸酐酯化时不需要带水剂的优势，减少了污染，但由于烯丙基聚醚和马来酸酐及其衍生物存在聚合活性较低的情况，聚合反应存在一定的难度，因此该方法还有较大提升的空间。

综上所述可知，现有技术由于其分子结构的限制，往往只能满足混凝土使用过程中遇到的综合问题的某一个方面，比如保坍时间较长的聚合物都存在减水偏小，且短时间无法体现出保坍效果的情况，则无法满足某些混凝土需要的短时间段内的保坍要求，而能满足短期需求的保坍剂则存在保坍时间不够长的问题。因此，开发一种具有保坍效果能够快速体现，并且能持续作用的功能全面的保坍型高性能聚羧酸超塑化剂解决现代高性能混凝土流动度损失是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高效保坍型聚羧酸超塑化剂，该塑化剂经过特殊分子设计使聚合物分子具有对混凝土流动度进行多重调控的能力，有效的解决了由于混凝土拌制后短时间内流动度快速损失的问题，也避免了长时间施工等待期时间段内混凝土流动性逐渐丧失的现象，更是避免了由于混凝土流动度不够而现场加水或者额外添加外加剂带来的混凝土性能下降、经济性降低和施工难度增大的弊端。