[发明专利]一种高效混凝土引气剂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效混凝土引气剂、其制备方法及其应用。

背景技术

在混凝土中引入细小、均匀、密闭的气泡有助于提升混凝土的耐久性能，尤其在抗冻融性能和抗介质渗透性能方面的提升最为明显。同时在新拌混凝土中引入气泡，气泡在拌和过程中起到了滚珠和浮托的作用，对提升新拌混凝土的拌和性能具有明显的有益效果，同时可以减少新拌混凝土离析、泌水等问题的发生。

一般来说，在混凝土拌和过程中加入引气剂以优化混凝土中气泡的含量、大小和分布等。目前被普遍采用的引气剂类型主要包括改性松香引气剂、改性皂苷引气剂、烷基苯磺酸盐引气剂、烷基聚氧乙烯醚磺酸盐引气剂等。但是这些引气剂在使用过程中都会存在气泡稳定性差、对混凝土硬化强度影响大等缺点，因此如何寻找一种引气型化合物既能在混凝土中引入稳定可控的气泡，又能对混凝土的硬化强度影响较小，成为混凝土引气剂开发的一大难题！

现有文献中，大都使用复合增强剂的办法来开发对混凝土强度影响较小的复合型引气剂。但是增强剂的引入往往破坏了气泡的引入和稳定过程，对引气和稳泡效果带来了影响。解决这一问题最有效的途径就是将具有增强和引气的功能结构单位通过化学键组合到一个分子结构中，但是这方面的研究受到学科交叉的限制，很少有人涉及。

发明内容

针对现有技术中，使用复合型增强剂开发对混凝土强度影响较小的复合型引气剂，而增强剂的引入往往破坏了气泡的引入和稳定过程，对引气和稳泡效果带来了影响的问题。本发明提供了一种在化学结构上引入增强组分的高效混凝土引气剂。

本发明研究者通过大量研究发现具有多胺结构的化合物对混凝土有一定的早强和增强作用，而具有合适亲水/亲油比例的嵌段链段结构具有较好的引气和稳泡效果。因此通过优选合适的合成原材料可以将这两种结合到一起，这样既可以在混凝土新拌过程中起到很好的引气和稳泡效果，也可以在混凝土硬化过程中起到促进水泥水化、稳定气孔结构的作用。

本发明所述的高效混凝土引气剂的结构符合下述通式

其中s为1～8的整数，m为1～5的整数，n为2～10的整数，并且n:m＝1:(0.6～3)。

本发明所述高效混凝土引气剂是在催化剂的作用下，以多乙烯多胺类化合物为起始剂，开环加成环氧乙烷和环氧丙烷制得。

本发明所述多乙烯多胺类化合物和催化剂的质量比为1000:(1～5)。

本发明所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠中的一种。

本发明还涉及一种高效混凝土引气剂的制备方法，如下所述：将多乙烯多胺类化合物和催化剂按照1000:(1～5)的质量比例投入到反应器中，升温至90～110℃脱水10～30分钟，然后升温至110～130℃，往反应器中加入环氧乙烷，其质量比为多乙烯多胺类化合物质量1.2～8.0倍；反应1～3小时后，升温至130～160℃，往反应器中加入环氧丙烷，其质量比为多乙烯多胺类化合物质量4.5～20.5倍；继续反应1～3小时后，降温至100℃以下，往体系中加入稀释水，其质量为体系已加入物质总量的0.65～7.90倍，调节产品固含量至10～60％。

本发明所述的多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、七乙烯八胺、八乙烯九胺和九乙烯十胺中的一种。

本发明所述的高效混凝土引气剂具有引气和增强的协同作用效应，这主要是其中引气型支链带来了较好的引气和稳泡效果，而多乙烯多胺的主链具有较好的增强作用，可以部分弥补因为含气量增加导致的混凝土强度下降，并且对体系的引气和稳泡性能影响较小。

无论是单独使用还是复合使用，本发明所述的高效混凝土引气剂的建议折固掺量为混凝土中水泥用量的万分之0.1～0.5。少掺引气效果欠佳，多掺则会造成不必要的浪费。

附图说明

图1为实施例1中制得的高效混凝土引气剂的结构和核磁谱图；

图2为实施例2中制得的高效混凝土引气剂的结构和核磁谱图；

图3为实施例2中制得的高效混凝土引气剂的结构和核磁谱图；

图4为实施例4中制得的高效混凝土引气剂的结构和核磁谱图。

具体实施方式

以下实施例更详细的描述了根据本发明的方法制备高效混凝土引气剂，并且这些实施例以说明的方式给出，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，但这些实施例绝不限制本发明的范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。