[发明专利]一种复合型混凝土缓凝剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合型混凝土缓凝剂及其制备方法，采用不饱和磷酸作为单体，将其与不饱和羧酸及其衍生物单体在引发剂、链转移剂作用下进行共聚反应后，得到有机聚磷酸；有机聚磷酸再与无机磷酸盐、水按比例复配得到复合型混凝土缓凝剂。该复合型混凝土缓凝剂用量占胶凝材料总质量0.01％‑3wt％时，可梯度控制混凝土初凝时间在8‑180h范围内任意调整，用量越大，缓凝时间越长，最长可使混凝土初凝时间达到180h以上，且28d强度比未掺本缓凝剂时提高12％以上，即使在环境温度50℃时，缓凝性能不会下降。

技术领域

本发明涉及一种混凝土缓凝剂，具体涉及一种复合型混凝土缓凝剂及其制备方法。

背景技术

新拌混凝土施工浇筑时必须保证合适的凝结时间，当凝结时间太短时会因水化过快导致水化热过大，特殊部位连接不密实，出现塑性裂缝等一系列问题，影响混凝土后期强度以及耐久性，造成质量安全隐患。缓凝剂的应用可有效延长混凝土初凝时间，目前工程上最常用的缓凝剂是葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、酒石酸等，可将新拌混凝土初凝时间控制在20h以内。常用缓凝剂结构中的官能团主要是羟基和羧基，此类基团可在水相体系中与水以氢键的形式缔合；随着羟基数量的增加，缔合位点较多，可在水化产物表面形成一层稳定的溶剂化水膜，阻碍了钙离子与水的进一步接触从而抑制水泥的水化进程，延长凝结时间。此类缓凝剂可保证大部分普通混凝土施工，但不足之处也十分明显，主要表现在以下三点：1、夏季高温(35℃)或材料含泥量较高时缓凝性能大幅下降，无法满足施工要求；2当掺量过高时会使混凝土永久性不凝，导致混凝土后期强度严重不足；3、无法满足一些特殊工程项目对混凝土超长初凝时间的要求，如筏板需要20h以上初凝时间，地铁、水下桩等大体积混凝土施工需要60h以上初凝时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种复合型混凝土缓凝剂及其制备方法，使新拌混凝土在8～180h内梯度可控。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种复合型混凝土缓凝剂，按质量百分比计，其包括以下三种组分：组份Ⅰ有机聚磷酸9-13.5wt％，组分Ⅱ无机磷酸盐6-1.5wt％，余量的组分Ⅲ水，三种组份之和满足100％。

按上述方案，所述的组分Ⅰ有机聚磷酸的分子结构如式1所示：

其中a是3～128之间的整数，b是7～88之间的整数；R₁为甲基、乙基、丙基、正己基、环己基、异丁基、苯基、苄基等分子量在1000以下的烃基，R₂为甲基、乙基、丙基、正己基、环己基、异丁基、苯基、苄基等分子量在1000以下的烃基。

按上述方案，所述的组份Ⅰ有机聚磷酸还可以被其盐所代替，比如钾盐、钠盐等一价碱金属盐，或钙盐、镁盐等二价碱金属盐，或铵盐等。

按上述方案，所述的有机聚磷酸的制备方法是，由反应物不饱和磷酸及其衍生物、不饱和羧酸及其衍生物，在引发剂、链转移剂作用下，在30～60℃的水溶液中共聚反应得到。其中，所述不饱和磷酸为分子量1000以下的一元不饱和磷酸；所述不饱和羧酸及其衍生物为丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的一价碱金属盐，二价碱金属盐、铵盐等中的一种或者几种按任意比例的混合物。

进一步地，不饱和磷酸及其衍生物和不饱和羧酸及其衍生物按质量百分比分别为：不饱和磷酸70～90wt％、不饱和羧酸及其衍生物10～30wt％，两者之和满足100％。

进一步地，所述引发剂选自过氧化氢、过硫酸铵、偶氮二异丁腈等中的一种或多种的混合，所述引发剂的加入量按重量计为不饱和磷酸及其衍生物、不饱和羧酸及其衍生物总质量的2～5％；所述的链转移剂为巯基乙醇、2-羟基丙硫醇、巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、2-巯基丁二酸等中的一种或者多种按任意比例的混合物，所述链转移剂的加入量按质量计为不饱和磷酸、不饱和羧酸及其衍生物总质量的0.05～0.2wt％。