[发明专利]一种粉末状减缩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减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。本发明所述粉末状减缩型聚羧酸减水剂是通过在接枝共聚物中引入疏水改性的聚醚链、刚性基团及酯键桥接的小分子醇制得减缩型聚羧酸减水剂母液，之后引入钙镁类膨胀剂作为隔离剂对母液进行喷雾干燥制得。本发明制备成的粉剂掺量低，分散性能好，减缩效果优异，实现了减水和减缩的统一，同时粉剂流动性佳，不结块，储存稳定性好，适用于各种干粉砂浆。

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减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法。

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。随着外加剂技术的发展以及砂石集料材料的变化，高性能混凝土由原来的高水胶比和高水泥用量，变成了低水胶比和高矿物掺合料，其浆体粘稠，水分迁移困难，内部结构密实，大大增加了混凝土的收缩和开裂风险，混凝土产生裂缝与材料的配合比，工程结构实际施工以及后期的养护条件有很大的影响，因此如何减小混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂性成为研究的重点。目前认为减缩剂有良好的减缩和抗裂作用，是控制水泥基材料裂缝控制的最有效的措施之一。减缩剂不受施工养护条件的影响，被广泛应用于路面、桥梁、导流墙、地铁管片等，但是目前的减缩剂主要是水剂，无法应用到干混砂浆中，限制了减缩剂产品的推广和应用。

减缩剂能够显著减少混凝土早期收缩，主要是通过降低孔溶液中的表面张力而较少毛细孔失水时产生的收缩应力。自从禁止砂浆现场搅拌后，干粉砂浆得到了广泛的应用，而粉末状聚羧酸外加剂是干粉砂浆重要的添加剂之一，粉末状减缩型聚羧酸减水剂的加入能够减少水分快速蒸发产生的毛细孔收缩应力，降低收缩开裂，提高砂浆的抗裂性和耐久性。

早期日本和美国报道的一些减缩剂主要以小分子的醇类、醚类、醇胺类为主，这类减缩剂掺量高，没有减水，且会降低水泥基材料后期的强度，由于大多数样品常温下为液体或者膏状，很难将其制备成固体或粉末，限制了其在干混砂浆中使用。

专利ZL201510953253.5公开了一种采用小分子醇类或者聚氧乙烯醇类的液体减缩剂与改性助剂和隔离材料通过喷雾干燥法制备的粉状减缩剂，其制备方法是将液体减缩化合物和隔离材料均匀混合，经强力搅拌后制成待喷雾减缩化合物乳液混合物，然后喷雾干燥。这种方法乳液的粘度较大，如果使用压力喷雾器输送液体较困难，离心式的喷雾器雾化也难度较大，制备成的粉剂成粉难度大，容易粘结结块，小分子类的减缩剂掺量大，几乎没有分散性能，且降低水泥基材料的后期强度。

因此本发明开发了一种高分子聚合物的减缩剂，制备成了减缩型聚羧酸减水剂，可广泛应用于各种干混砂浆。

发明内容

针对传统低分子减缩剂掺量大，几乎没有分散性能，影响混凝土强度且难以采用传统工艺制成粉剂的问题，本发明提供了一种粉末状减缩型聚羧酸减水剂及其制备方法，该粉剂样品掺量低，分散性能好，减缩效果优异，实现了减水和减缩的统一，粉剂流动性佳，不结块，储存稳定性好，适用于各种干粉砂浆。

研究发现，疏水改性聚醚链的引入能够有效降低孔溶液的表面张力和碱性离子的浓度，而将小分子减缩剂通过酯键桥接到聚合物上，在水泥碱性环境中，小分子减缩剂可以脱落下来进一步发挥减缩效果，进而降低孔溶液的表面张力，提高聚合物的减缩性能。另外将接枝共聚物中主链引入刚性基团(如苯环)后，聚合物的软化点变高，使聚合物易于成粉，不会粘壁与结块。而采用氧化镁或氧化钙类膨胀剂作为隔离剂，既能够促进粉剂的成粉，减少结块，又能够通过膨胀组分的水化膨胀来补偿产生的收缩应力，使混凝土的收缩性能进一步提升。

基于上述核心技术点，本发明提供一种粉末状减缩型聚羧酸减水剂，所述减水剂通过引入疏水型改性聚醚链、酯键桥接的小分子醇来改善孔溶液的表面张力，引入刚性基团提高聚合物的软化点，及在喷雾过程中引入钙或镁的膨胀剂作为隔离剂，使其易于成粉并具有减缩和减水双重效果，最终制得粉末状减缩型聚羧酸减水剂。