[发明专利]用于缩短矿物粘结剂体系的混合时间的分散剂

说明书

本发明涉及梳形聚合物K用于缩短矿物粘结剂组合物与水的混合时间的用途，其中梳形聚合物K具有聚合物主链和侧链，其中梳形聚合物K包含至少一种具有酸基的单体单元M1和至少一种具有侧链的单体单元M2，其中单体单元M1和M2沿着聚合物主链以非无规序列排布。

技术领域

本发明涉及梳形聚合物在矿物粘结剂组合物中作为分散剂的用途。本发明还涉及一种以缩短的混合时间制备砂浆和混凝土的方法。

背景技术

混凝土和砂浆在世界范围内用作建筑材料。其基本上是矿物粘结剂(通常是水泥)与沙子和砾石的混合物。通过与水混合，水泥在化学反应中固化形成水合物(也称为水泥石)，并生成水泥石、沙子和砾石的固体结构。

近年来，市场上出现了特种混凝土，例如自密实混凝土(Self CompactingConcrete，SCC)、高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)和超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，UHPC)，以及高性能和超高性能砂浆。SCC是具有自密实性能的混凝土，其流动性非常好且不会分解。SCC-混凝土无需振动即可引入模板中，因此简化制造并且减少了噪声污染和对加工者健康的可能损害。

HPC和UHPC的特征在于非常好的可加工性，大于60MPa或大于80MPa及更高的高强度以及高耐久性。高性能和超高性能混凝土允许实现显著减小的构件尺寸，从而节省空间并且降低运输成本。这些特种混凝土和砂浆包含高比例的矿物粘结剂和小于0.125mm的细料。SCC、HPC和UHPC的特征是这种高比例的粉粒，即包括水泥和其它矿物粘结剂在内的粒径小于0.125mm的所有细料的总和。高比例的细料导致混凝土良好的均匀性，而高比例的矿物粘结剂则导致高强度。高性能混凝土和砂浆还几乎没有水或具有很少的水，这是因为水泥水合不需要的水会蒸发并留下孔隙，从而降低强度。对于标准混凝土，W/Z-值(即水与水泥的质量比)通常在0.45和0.60之间，而对于HPC和UHPC则W/Z显著降低，低于0.40，通常低于0.30或0.25。SCC的W/Z同样很低，因为过多的水会导致不均匀性、水泥浆渗出和沉降，从而干扰自密实性能。

具有高细料含量和较少水的混凝土和砂浆通常是粘性的并且难以加工，并且只能在添加特别有效的分散剂的情况下才能加工。

另外，这些混凝土和砂浆必须长时间混合才能实现所有成分的均匀分布和润湿。虽然在混凝土工厂中通常将标准混凝土混合仅20至40秒，但在UHPC达到易于加工的稠度之前，必须将其强力混合数分钟，有时甚至长达10分钟或更长时间。这是特种混凝土的一个巨大缺点并且限制了它们的使用，因为长时间的混合会浪费能量并且显著降低生产率。在混凝土混合物和砂浆混合物中，过长的混合时间也可能由于低的水含量和高的剪切力而导致温度不期望的升高。这会显著减少混合物的加工时间。

分散剂或塑化剂在建筑工业中用作矿物粘结剂组合物的流动剂或减水剂。分散剂通常为有机聚合物，其被加入拌和水中或者以固体形式被掺入粘结剂组合物。因此可以以有利方式改变粘结剂组合物在加工过程中的稠度以及在固化状态下的性能。已知的特别有效的分散剂为例如基于聚羧酸盐/酯的梳形聚合物。这种梳形聚合物具有带有酸基的聚合物主链和聚醚侧链。它们通常借助于包含酸基的单体和包含聚醚链的单体的自由基共聚而制得。相应的聚合物例如描述于EP 2522680 A1中。另一种制备可能性是包含羧基的聚合物与一端具有羟基或氨基的聚醚的聚合物相似酯化和/或酰胺化。

相应的聚合物例如描述于EP 1138697 A1。

在这些梳形聚合物中，酸基和侧链沿着聚合物主链无规存在。

建筑工业中用作非常有效的塑化剂的常规梳形聚合物有时可以很容易地使SCC、HPC和UHPC液化，但是即使使用这些梳形聚合物，混凝土也必须混合很长时间才能均匀且易于加工。

WO2015/144886描述了一种作为矿物粘结剂组合物的分散剂的嵌段共聚物，其能够实现有效的液化和良好的加工，而不会严重损害凝结行为。