[发明专利]水泥组合物

说明书

本申请是1995年3月6日提交的美国申请序列号08/398,719的部分继续申请。

                       发明背景

本发明是指向水泥外加剂组合物，当允许该组合物有大量空气夹带时能够造成防止水泥组合物干燥收缩的联合效应。本发明进一步提供改进的水泥组合物构件产品及其成形方法。

具体地，如下文充分描述的，本发明指向由某些单烷基醚烯化氧加成物和亚烷基二醇的协同组合而组成的水泥外加剂。

水硬性水泥组合物，例如砂浆(水泥、细骨料例如砂和水)，或者混凝土(水泥、细骨料、粗骨料例如碎石和水)具有某些会显著影响水泥耐久性的特性。这些特性包括水泥组合物干燥期间正常出现的收缩和所得到的水泥组合物浇铸构件中夹带的空气量。

常规的水硬性水泥组合物随着浇铸组合物的凝结和干燥，常会显示出体积的减少。虽然体积减少的值通常很小，但是这极其重要。这种收缩最终导致开裂和出现其它的缺陷，这些缺陷将会降低成品构件的耐用性和耐久性。开裂的裂缝为空气提供了渗入构件的路径，从而促进了水泥的碳酸盐化和水泥构件中所含金属钢筋条的腐蚀。此外，裂缝为水渗入和穿过构件提供了机会。这种水的进入通过在使用斯作用于水泥构件的冻融循环进一步损坏构件。因此非常希望提供一种能显示有很高的强度，和由于收缩和冻融循环而不会受到损坏影响的水泥。

为了避免因干燥收缩而引起的开裂现象，作了各种各样的努力。这些努力包括在水泥构件中提供节点(joint)，以便使裂缝形成的部位集中在节点处，从而在构件的其它部分裂缝的形成减低到最少。这样的节点安装起来很费钱，又不适用于某些构件例如垂直墙，立柱等等；并且只是将裂缝巨集中但不能减轻裂缝的出现。

其它的努力包括改变水泥组成，改变混凝土拌合物的制造方法和改变在形成混凝土成品构件时所使用的石渣材料。这些努力没有一个最终得到一个满意的解决办法。例如，各种水泥用昂贵的外加剂配方，试图以抵消混凝土的收缩。可是，确定为抵消正扩展的干燥裂缝而需要的昂贵的外加剂的合适数量是很困难的。因此使用这样的材料常会产生无法予料的结果。

就克服水泥组合物例如混凝土组合物的干燥收缩作用而言，现有文献教导我们，各种烯化氧加成物适合于这种用途。例如美国专利3,663,251和4,547,223建议使用通式为RO(AO)_nH的化合物作为水泥减收缩添加剂，式中R可以是C_1-7的烷基或C_5-6的环烷基，A可以是C_2-3的亚烷基，和n是1-10。类似地，美国专利5,147,820则建议终端烷基醚化或烷基酯化的烯化氧聚合物对于减少收缩是有用的。另外，日本专利申请58-60293也提供了利用向水泥加入化合物的方式来实现减少水泥收缩的建议，这些化合物可以是终端为脂肪族、脂环族或芳香族基因的氧化乙烯和/或氧化丙烯重复链的化合物。

小规模常规水硬性水泥构件所遇到的冻融压力(包括开裂现象)是由于水渗入多孔水泥构件而造成，水存在于构件中，在冻融条件下产生了破坏压力。为了防止由于这种现象而损失耐久性，要加入少量的能够在水硬性水泥组合物构件中造成夹带细小空气孔洞的试剂，这是通用的实际作法(空气夹带剂即称AE剂)。这些空气孔洞(正常情况下为3-10％，优选地4-8％体积)为膨胀的冰晶体成长提供了空间，结果减轻了在冻融条件下水膨胀产生的压力。

当烯化氧化合物给水泥构件提供一定程度防收缩时，已知这些化合物会引起常规的空气夹带剂的失活，因此，造成这样被处理的水泥构件具有不希望的低程度的空气夹带和/或需要很高配量的空气夹带剂(从实践和经济观点来看，高配量具有许多的缺点)。众所周知，为了有助于使浇铸水泥构件能够承受所遇到的压缩/膨胀力，希望有空气夹带。上述的烯化氧加成物不允许构件具有如所需要的能足以提供承受压缩/膨胀力的构件并从而足以延长构件有效寿命的空气夹带。例如美国专利3,663,251通过比较例表明，包含聚丙二醇的物质可以引起由亚硫酸盐废液组成的试剂处理水泥所提供的空气夹带作用减少。此外，加拿大专利976,321认为聚氧亚烷基二醇以及它们的酯、醚及其混合物会引起水泥组合物中起泡的减少。

因此非常希望提供一种水泥外加剂，这种水泥外加剂能够防止水泥组合物构件的干燥收缩，也不会使赋予其足够空气的常规空气夹带剂的能力下降。

                      发明概述