[发明专利]改善干缩性的水泥外加剂

说明书

发明背景

本发明涉及一种具有即能防止水硬性水泥组合物干缩、又可向其中引入空气的综合效果的水泥外加剂组合物，本发明还提供了一种改进的混凝土建筑结构。

具体而言，本发明涉及一种由(ⅰ)包括至少一种氧化烯醚加成物的氧化烯化合物和(ⅱ)三甲铵乙内酯的混合物组成的水泥外加剂。

水硬性水泥组合物如砂浆(水泥、细集料如砂子、和水)、或混凝土(水泥、细集料、粗集料如砾石、和水)被广泛地用于形成建筑结构体(可单独作为混凝土结构使用或与其它构件如砂浆体或砖体结合使用)。这些组合物具有某些主要影响其耐久性的性能，而耐久性能包括水泥组合物在干燥和养护期间产生的收缩性和在最终浇筑的结构中引入的空气量。

常规的水硬性水泥组合物体积随着浇筑的组合物凝固和干燥表现出收缩，尽管体积收缩量通常是非常小的，但它却是极其重要的。因为该收缩导致最终结构产生裂纹和使实用性和耐久性降低的其它缺点。裂纹向空气提供了渗入结构中的通道，从而加速了水泥的碳化和包含在其中的预应力金属筋的腐蚀。还有，裂纹向水提供了渗入结构中的途径。这样，水的渗入通过作用在水泥结构体上的冻融循环压力使结构体的使用寿命进一步变差。

因此，提供一种即表现出较高强度、又不受收缩和冻融循环不良影响的水泥是非常需要的。

人们曾做过各种尝试以求避免由干缩引起的开裂现象。例如，这些尝试包括在混凝土结构中设置接合缝以便将裂纹形成的位置集中在接合缝处，并进而使结构其它部位形成的裂纹降至最少。设置这些接合缝是昂贵的，而在某些应用中不能使用接合缝，并且其仅仅是将开裂的区域集中了起来，并没有使开裂得到缓解。

其它的尝试包括改变水泥的组成、改变混凝土拌和物的制备方法和改变用于形成最终混凝土结构的集料的混合比。然而，这些尝试中没有一种获得了满意的结果。例如，为了抵销混凝土的收缩，将水泥与膨胀剂掺配。然而，确定抵销混凝土干缩(其是变化的)所要求的膨胀剂的准确数量是困难的。因此，使用这些材料将产生无法预料的结果。

为了克服水泥组合物、如混凝土组合物的干缩，有文献提出各种氧化烯加成物适合用于此目的。例如，US3663251和US4547223建议将通式为RO(AO)_nH(其中R可是C_1-7烷基或C_5-6环烷基、A可是C_2-3亚烷基、而n是1-10)的化合物用于减少收缩的目的。同样，US5147820建议将终端烷醚化或烷酯化的氧化烯聚合物用于减少收缩的目的。还有，JP(申请)58-60293建议通过向水泥中加入一些化合物可使水泥收缩减少，这些化合物是终端为脂基、脂环基或芳香基的氧乙烯和/或氧丙烯重复链的化合物。

现有技术除了强调干缩引起开裂外，也强调冻融压力使水泥变差。常规水硬性水泥结构遇到的冻融压力是微观的(包括裂纹现象)，并且其是由水渗入多孔水泥结构中所致，水随后在其中残存下来从而在冻融条件下施加破坏压力。为了防止由该现象引起的耐久性损失，通常的做法是加入少量能使硬化水硬性水泥组合物结构产生微小气孔的外加剂。这些外加剂已知为“引气剂(AE)”，而且广为人知。例如，这些外加剂包括浮油脂肪酸及其酯、脂松香和松香、亚硫酸盐液体等。最终的气孔(通常在混凝土中大约为3-10、优选4-8体积％、而在砂浆中大约为15-30、优选为15-25体积％)向冰晶体提供了生长膨胀的空间，从而解除了在冻融条件下水膨胀的压力。

尽管氧化烯化合物向水泥结构提供了一定程度的防收缩性，但同时又已知它们可导致常规引气剂失活，进而导致处理的水泥结构的引气量过低和/或要求AE外加剂用量很高(这从实用和经济的角度考虑有许多缺点)。如上所述，已知引入空气有望于促使浇筑的水泥结构当冻融时与水的膨胀加压相适应。上述烯化氧加成物无法使结构具有足够的引气量，当需要时，其提供一种可抵抗压力/膨胀力、并因此延长结构实用寿命的结构。例如，US3663251经比较实施例表明：使用聚丙二醇可导致用由亚硫酸盐废液组成的外加剂处理的水泥的引气量减少。还有，CA(加拿大)967321提出聚氧亚烷基二醇及其酯、醚和混合物使水硬性组合物的引气量减少。

因此，提供一种即能防止水泥组合物结构干缩、又不降低常规引气剂引气能力从而使硬化水硬性水泥组合物具有足够的微小气孔的水泥外加剂是非常需要的。

还有，提供一种即能防止水泥组合物结构干缩，又能用常规AE外加剂就使结构具有满意引气量、从而提供一种能抵抗压力和/或膨胀力、并因此延长结构使用寿命的稳定的水泥外加剂是需要的。

发明概述