CN102976658A - 透水混凝土专用外加剂及其制备方法 - Google Patents

透水混凝土专用外加剂及其制备方法 Download PDF

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一种透水混凝土专用外加剂，由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸二甲氨基乙酯、不饱和羧酸三种单体及增稠剂等在氧化还原体系引发下进行水溶液聚合而成。其制备方法是：1）将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸二甲氨基乙酯投入反应釜，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入氧化剂溶液；2）还原剂和不饱和羧酸溶于水中配成A溶液，链转移剂加水配成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完；3）60℃下保温1h，加入增稠剂并继续保温熟化1h；4）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为5~6，固含量为40%。本发明的制备过程具有操作简单、生产周期短，反应过程容易控制，绿色环保的优点。

Description

透水混凝土专用外加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种透水混凝土专用外加剂，特别涉及该种外加剂的制备方法。
背景技术
透水混凝土俗称无砂混凝土。它是一种大孔混凝土，一般采用特定粒径集料作为骨架，胶结材料包裹于集料表面作为胶结层，形成骨架—孔隙的多孔结构。与普通混凝土路面相比，透水路面具有较大的孔隙率，能积蓄较多的热量，有利于消除“热岛效应”，并且能吸附环境中的污染物和吸收车辆行驶中产生的噪声，降低了城市污染；具有良好的生态效应和经济效益。
透水混凝土一般由胶凝材料、粗集料、水和外加剂组成。由于不掺加细集料，整个混凝土结构空隙率很高，从而水能够渗透混凝土。透水混凝土能够有效地解决雨水（尤其是暴雨期间）排出不畅的问题。透水混凝土的低水胶比和无细集料的特点，使得如果没有合适的外加剂，透水混凝土的运输和成型将会十分艰难。
本发明的透水混凝土专用外加剂有如下主要特征：可根据环境温度、运输距离调整混凝土的凝结时间；高减水率，大幅度减少混凝土的用水量，并赋予浆体与粗集料界面良好的黏结力，在相同孔隙率的情况下提高混凝土的强度；水泥和骨料不离析、水泥与骨料之间包裹良好，弥补细集料缺失带来的流动性减弱问题。总之，本发明的专用外加剂能够赋予透水混凝土更好的流动性、更快的卸料时间和更简便地施工方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料来源易得、生产工艺简单、绿色环保，并能赋予透水混凝土更好性能和更简便地施工方式的透水混凝土专用外加剂。
本发明涉及一种透水混凝土专用外加剂的制备方法，按重量份数计，包括下述成分：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：     200~385；
丙烯酸二甲氨基乙酯：         1~12；
不饱和羧酸：                         10~60；
氧化剂：                                0.1~8；
还原剂：                               0.1~12；
链转移剂：                            0.2~10；
增稠剂：                               0.1~6；
液碱：                                    5~40。
各组分较佳的重量比为：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：     310~360；
丙烯酸二甲氨基乙酯：         2~8；
不饱和羧酸：                         25~50；
氧化剂：                                2~6；
还原剂：                              1~8；
链转移剂：                             2~8；
增稠剂：                               0.5~3.5；
液碱：                                   15~30。
该种透水混凝土专用外加剂，包括以下步骤：
1）将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸二甲氨基乙酯投入反应釜，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入氧化剂溶液； 
2）还原剂和不饱和羧酸溶于水中配成A溶液，链转移剂加水配成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完； 
3）60℃下保温1h，加入增稠剂并继续保温熟化1h；
4）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为5~6，固含量为40%。
所述的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1000~3000(MW=1000~3000)。
所述的不饱和羧酸为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
所述的不饱和羧酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比（即酸醚比）为2:1~6:1，不饱和羧酸和丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比（即酸酯比）为5:1~80:1。
所述的氧化剂为双氧水或叔丁基过氧化氢。
所述的还原剂为D-葡萄糖。
所述的链转移剂为磷酸、次磷酸钠、异丙醇中一种或几种的混合物。
所述的增稠剂为糊精或纤维素醚；糊精包括白糊精、黄糊精、α-环糊精和β-环糊精，纤维素醚包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。
本发明的有益效果：掺加本发明的专用外加剂后，可根据环境温度、运输距离调整透水混凝土的凝结时间；大幅度减少透水混凝土的用水量，并赋予浆体与粗集料界面良好的黏结力，在相同孔隙率的情况下提高混凝土的强度；水泥和骨料不离析、水泥与骨料之间包裹良好，弥补细集料缺失带来的流动性减弱问题。
具体实施方式
以下用具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。 
实施例1。
在反应釜中加入330份甲基烯丙基聚氧乙烯醚（MW=2400）、6份丙烯酸二甲氨基乙酯和200份水，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入2.8份双氧水搅匀；取4.4份D-葡萄糖和43份甲基丙烯酸溶于90份水中，制成A溶液，取3.2份异丙醇溶于90份水中，制成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完；60℃下保温1h，加入1.8份羟丙基甲基纤维素并继续保温熟化1h；降至室温并加入水201份和液碱28份，调节pH值为5~6，固含量为40%。
实施例2。
在反应釜中加入325份甲基烯丙基聚氧乙烯醚（MW=1200）、5.5份丙烯酸二甲氨基乙酯和200份水，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入4.5份叔丁基双氧水搅匀；取5.6份D-葡萄糖和45份丙烯酸溶于90份水中，制成A溶液，取6份次磷酸钠溶于90份水中，制成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完；60℃下保温1h，加入2.5份α-环糊精并继续保温熟化1h；降至室温并加入水207份和液碱19份，调节pH值为5~6，固含量为40%。
实施例3。
在反应釜中加入350份甲基烯丙基聚氧乙烯醚（MW=3000）、3.6份丙烯酸二甲氨基乙酯和200份水，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入2.4份双氧水搅匀；取4份D-葡萄糖和30份丙烯酸溶于90份水中，制成A溶液，取2.5份磷酸溶于90份水中，制成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完；60℃下保温1h，加入2.8份黄糊精并继续保温熟化1h；降至室温并加入水209份和液碱16份，调节pH值为5~6，固含量为40%。
实施例4。
在反应釜中加入342份甲基烯丙基聚氧乙烯醚（MW=2400）、6份丙烯酸二甲氨基乙酯和200份水，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入3份双氧水搅匀；取6.2份D-葡萄糖和30份丙烯酸溶于90份水中，制成A溶液，取5份次磷酸钠溶于90份水中，制成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完；60℃下保温1h，加入1.6份羟乙基纤维素并继续保温熟化1h；降至室温并加入水205份和液碱21份，调节pH值为5~6，固含量为40%。
应用实施例。
参照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》的要求，进行了掺加本发明的透水混凝土专用外加剂后的混凝土性能与对照组的比较。混凝土配合比为C: FA: G: W= 300: 68: 1620:92，专用外加剂掺量0.5%，对照组中采用普通泵送剂，掺量为1.2%，结果见表1。
表1 掺加本发明后透水混凝土的性能
Figure 323025DEST_PATH_IMAGE001
本发明的制备过程具有操作简单、生产周期短，反应过程容易控制，绿色环保的优点。掺入该专用外加剂后可明显提高透水混凝土的流动性、黏聚性和界面黏结能力，提高其有效空隙率、抗压强度及耐久性能。
虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技术人员可在本发明的精神的范围内，做出各种变形和改进，例如成分比例或时间范围的调整，这种调整后的效果是可预测的，所以其同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种透水混凝土专用外加剂，其特征在于，反应原料的重量份数如下：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：  200~385；
丙烯酸二甲氨基乙酯：    1~12；
不饱和羧酸：                   10~60；
氧化剂：                             0.1~8；
还原剂：                          0.1~12；
链转移剂：                       0.2~10；
增稠剂：                           0.1~6；
液碱：                                5~40。
2.根据权利要求1所述透水混凝土专用外加剂，其特征在于，反应原料的重量份数优选如下：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚： 310~360；
丙烯酸二甲氨基乙酯：     2~8；
不饱和羧酸：                    25~50；
氧化剂：                             2~6；
还原剂：                          1~8；
链转移剂：                       2~8；
增稠剂：                           0.5~3.5；
液碱：                                15~30。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1000~3000。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述不饱和羧酸为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
5.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述氧化剂为双氧水或叔丁基过氧化氢。
6.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述还原剂为D-葡萄糖。
7.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述链转移剂为磷酸、次磷酸钠、异丙醇中一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述增稠剂为糊精或纤维素醚。
9.根据权利要求1所述的透水混凝土专用外加剂，其特征在于：所述不饱和羧酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚的摩尔比为2:1~6:1，所述不饱和羧酸和丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为5:1~80:1。
10.一种权利要求1至9之一所述透水混凝土专用外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按原料份数取各成分： 
1）将甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸二甲氨基乙酯投入反应釜，升温至50℃并搅拌以使其均溶解于水中，升温至60℃后加入氧化剂溶液； 
2）还原剂和不饱和羧酸溶于水中配成A溶液，链转移剂加水配成B溶液，分别均匀滴加入反应釜中，A溶液3h滴完，B溶液3.5h滴完； 
3）60℃下保温1h，加入增稠剂并继续保温熟化1h；
4）降至室温并加入水和液碱，调节pH值为5~6，固含量为40%。
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