[发明专利]一种粉末状早强型聚羧酸减水剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粉末状早强型聚羧酸减水剂及其制备方法。本发明的聚合体系中引入刚性基团和高分子量聚醚链，并与钙‑硅复合氧化物杂化制得聚合物，之后在喷雾干燥过程中引入纳米隔离剂，最终制得所述粉末状早强型聚羧酸减水剂。本发明制备成的粉剂流动性佳，不结块，储存稳定性好，长距离运输成本低，适用于有早强要求的自流平砂浆、灌浆料、压浆剂、防水砂浆和外墙保温等特种砂浆，以及各种梁、板、柱、管桩、管片、预应力构件等混凝土预制品。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种粉末状早强型聚羧酸减水剂及其制备方法，该减水剂可应用于有早强要求的干粉砂浆、各种梁、板、柱、管桩、管片、预应力构件等混凝土预制品。

技术背景

聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土收缩率低、分子结构可调性强、生产工艺清洁化，不影响后期强度等优点，且随着聚羧酸减水剂应用技术的成熟，聚羧酸减水剂被广泛应用于高速铁路、公路、水电、核电、大型桥梁等工程中，并产生了巨大的经济和社会效益。这些减水剂主要以水剂形式为主，长距离运输成本高，且不适宜用于干粉砂浆等特种砂浆中。对于这些特殊的应用场合需要使用粉末状聚羧酸外加剂。粉末状聚羧酸减水剂是干粉砂浆重要的添加剂之一，目前广泛应用于自流平砂浆、灌浆料、压浆剂、防水砂浆和外墙保温等特种砂浆中，能够提高砂浆的流动性，改善砂浆的施工性能、提高硬化砂浆的抗压抗折强度，提高砂浆的耐久性等。

对于有早强要求的干粉砂浆、各种梁、板、柱、管桩、管片、预应力构件等混凝土预制品，需要用到早强型的减水剂，尤其是冬季低温条件下，砂浆或混凝土强度不能满足生产的需求，目前采用的方法主要是复配无机盐早强剂，无机盐早强剂虽然有多年的应用经验，技术比较成熟，早强效果也好，但是其使砂浆或混凝土后期强度倒缩，干燥收缩加大。除了复配无机盐早强剂外，为了提高早期强度，目前可采用的技术有：a)调整水泥组成或者增加细度，水泥的细度越细，其早期水化速度越快，早期强度越高，但收缩大、易开裂。另外可通过调整水泥(如快硬硅酸盐水泥、硫铝酸盐超早强水泥以及氟铝酸盐快凝快硬水泥等特种水泥)矿物相组成来提高早期强度，但早期水化热高、早期干缩率大，且后期强度及性能呈现下降；b)掺入纳米材料，在混凝土中加入纳米二氧化硅或者纳米碳酸钙，提供水泥水化所需要的晶核，加速水泥水化，其可以渗透填充到硬化水泥浆体及粗集料界面中的细小空隙，从而降低孔隙率，使硬化混凝土更密实，强度更高，但是纳米容易团聚，很难均匀的混合在水泥中；c)合成钙硅纳米粒子提高早期强度，通过引入稳定的钙硅粒子，提供水泥所需的晶核，提高水泥的早强强度；d)调控分子结构实现早强，将聚合物体系中引入长侧链聚醚，或者阳离子单体实现早强。长链聚醚合成的聚合物一般大单体转化率不高，大量的聚醚残留在溶液中，给喷雾干燥带来了困难，使得聚合物难成粉，粘壁结块。

专利EP1547986、US723287、EP2128110、ZL200710024394.4、ZL200710024392.5分别采用超长链聚醚的技术途径，发明了提高混凝土早期强度的超早强型外加剂，专利ZL200910076996.3、ZL200710024394.4，ZL201310420767.5等引入酰胺类单体提高了混凝土早期强度，这些都是以水溶液的形式用于混凝土的早强外加剂，而这些聚合物很难直接喷雾干燥成粉末，即使引入抗结块剂后，由于长链聚醚的额引入，导致聚合物中大单体的转化率偏低，会有大量的聚醚残留，喷雾干燥时很难成粉，因此不能满足干粉砂浆及用粉剂的混凝土早强的需求。

专利CN201611089676.8公开了一种固体聚羧酸减水剂的制备方法，将固体聚醚熔融过后，加入反应单体，聚合过后，该过程中引入了有机溶剂，采用机械泵抽空除去有机溶剂，再用冷凝切片机切片，该方法得到了固体聚羧酸，但是使用有机溶剂、增加了合成步骤的繁琐性，同时切片的这种羧酸状态，不能满足干粉砂浆及用粉剂的混凝土的需求。

综上所述，对于干粉砂浆而言，采用传统无机盐或有机早强剂提高砂浆早期强度，降低了后期强度；而传统使用的聚合物由于长侧链的存在难以喷雾干燥，易粘结成团，另外切片成固体羧酸的这种方法，片状固体大，很难均匀的混合在干粉砂浆或混凝土中。