CN103359972B

CN103359972B - 一种制备清水混凝土的聚羧酸减水剂

Info

Publication number: CN103359972B
Application number: CN201310319448.5A
Authority: CN
Inventors: 邓最亮; 牟廷敏; 丁庆军; 傅乐峰; 冯中军
Original assignee: Shanghai Sunrise Polymer Materials Co ltd
Current assignee: Shanghai Sunrise Polymer Materials Co ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN103359972A

Abstract

本发明公开了一种制备清水混凝土的聚羧酸减水剂，其由以下物质按重量百分比组成：聚羧酸共聚物5.00%～60.00%，缓释型消泡剂0.02%～1.00%，消泡剂0.01%～1.00%，引气剂0.01%～1.00%，缓凝剂0.00%～10.00%以及余量的水。本发明具有低掺量、低引气、低稠度、持续消泡能力及提高混凝土匀质性的特点，可以获得工性能优异、稠度较低、混凝土包裹性良好的新拌混凝土，并可以获得镜面效果的清水混凝土。

Description

一种制备清水混凝土的聚羧酸减水剂

技术领域

本发明涉及建筑材料添加剂领域，具体地说涉及一种制备混凝土的聚羧酸减水剂。

背景技术

清水混凝土又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇筑成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，要求表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染。国外早在上世纪60年代的日本奥林匹克体育场就开始使用清水混凝土，发展到后来的悉尼歌剧院的外墙、日本国家大剧院、巴黎史前博物馆，直到目前的高架、轻轨中的桥面、桥柱……。在国内，清水混凝土技术最早应用于桥梁、水利工程以及工业构筑物等，其观感质量标准要求较低，主要要求无蜂窝、麻面和漏筋等质量缺陷。

近年来，随着国内混凝土技术的发展，对清水混凝土的质量要求已经不局限于力学性能和施工质量问题了，而是开始转向如何实现一次浇筑得到清水效果。大部分的研究聚焦于清水混凝土的模版形状及材料、脱模剂的种类及成型工艺。在混凝土拌合物的质量方面则提出具备良好的拌合物性能，是控制清水混凝土质量的关键，直接影响到混凝土成型后的观感效果。目前关于清水混凝土拌合物的要求主要是混凝土不泌水，因为泌水容易导致混凝土离析分层、表面水纹多、色差大，对混凝土外加剂方面则无特殊要求。

聚羧酸减水剂是新一代的水泥分散剂，广泛应用于高性能混凝土之中。目前在大多数的清水混凝土制备中均使用了通用型的聚羧酸减水剂，这类减水剂的使用往往出现以下问题：泵送混凝土所用聚羧酸减水剂用于清水混凝土时，可以获得良好的新拌混凝土工作性，但往往是通过引入气泡实现的，最终会造成混凝土表观气泡多，若在此基础上加入消泡剂，则会损失新拌混凝土的初始和易性，影响混凝土的施工质量，造成缺角、施工孔等问题；而若是使用预制件所用的聚羧酸减水剂，可以获得初始含气量较低的新拌混凝土，但由于清水混凝土初始坍落度大于预制件混凝土，这类减水剂在大流动度的情况下，容易使混凝土离析、泌水，造成混凝土外观分层厉害、色差严重。

发明内容

本发明以具有低引气、降粘性的聚羧酸减水剂母液为主体，复合气泡调节剂和缓凝剂，制备出可以用于清水混凝土的聚羧酸减水剂。这种减水剂所采用的聚羧酸减水剂母液可以使新拌混凝土含气量低、不粘稠，利用消泡剂、引气剂和缓释型消泡剂复合组成气泡调节剂，初始时可以将聚羧酸减水剂母液的气泡结构进行匀质处理，即可以获得大小均匀的小气泡以满足混凝土浇筑的要求，而随着施工时间的进行，缓释型消泡剂开始发生水解反应，释放出具有消泡能力的小分子，可以降低混凝土内部含气量，缓凝剂的选用可以满足清水混凝土表面收光抹面的要求，同时可以改善新拌混凝土的粘聚性。

本发明的目的是这样实现的：

一种制备清水混凝土的聚羧酸减水剂，特点是该聚羧酸减水剂由以下物质按重量百分比组成：

聚羧酸共聚物5.00%～60.00%，

缓释型消泡剂0.02%～1.00%，

消泡剂0.01%～1.00%，

引气剂0.01%～1.00%，

缓凝剂 0.00%～10.00%以及余量的水，总重量以100%计；其中

所述聚羧酸共聚物的重均分子量为15000～120000；

所述消泡剂是聚硅氧烷类消泡剂、有机硅油类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的一种或几种；

所述引气剂是烷基硫酸盐、烷基醇醚类引气剂中的一种或几种；

所述缓凝剂是葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、多聚磷酸钠中的一种或几种。

所述的聚羧酸共聚物含有以下的源自不饱和聚醚单体的结构单元（1）和以下的源自不饱和羧酸单体的结构单元（2），其中：

结构单元（1）是

其中：q表示亚甲基的个数，为0-2的整数；R¹表示氢或者甲基；R²O表示2-8个碳原子的氧化烯基；n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，为1-180中的任意数；R³表示氢或1-6个碳原子的烷基；

结构单元（2）是

其中：R⁴表示氢、甲基或COOM基团，R⁵表示氢、甲基或CH₂COOM基团，M表示氢、一价金属、二价金属、铵基或者有机胺基。

所述的缓释型消泡剂为结构通式（3）所表示的化合物：

其中：R⁶表示HOOC-CH=CH-、HOOC-CH-CH-；X表示-COO-、-CONHCH₂CH₂O-；R⁷O表示2-8个碳原子的氧化烯基；R⁸表示1-6个碳原子的烷基；n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，为5-100中的任意数。

所述聚羧酸减水剂掺量为混凝土配合比中总胶凝材料重量的0.6%～2.0%。

本发明的聚羧酸减水用于制备清水混凝土时，可以获得施工性能良好、稠度较低、混凝土包裹性良好的新拌混凝土，并可以获得镜面效果的清水混凝土。

具体实施方式

通过以下实施例进一步对本发明进行描述，但不对本发明产生任何限制。

在实施例中用到了下面所列的缩写：

PC-1：丙烯酸、马来酸与甲基烯丙基聚乙二醇（平均EO加成数54）的共聚物，重均分子量31200

PC-2：丙烯酸与甲基烯丙基聚乙二醇（平均EO加成数54）的共聚物，重均分子量39000

DF-1：甲氧基聚丙二醇聚乙二醇马来酸酯，其中聚丙二醇聚合度为35，聚乙二醇的聚合度为7，聚丙二醇聚乙二醇为无规共聚

实施例1

称取水54.00kg置于反应釜中，然后加入45.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-1，然后加入0.02kg十二烷基硫酸钠、0.03kg十二烷基醇醚引气剂、0.05kg缓释型消泡剂DF-1，继续搅拌均匀后即得到本发明的聚羧酸减水剂，记为FFPC-1。

实施例2

称取水40.60kg置于反应釜中，然后在搅拌状态下依次加入2.00kg葡萄糖酸钠、2.00kg蔗糖，待盐完全溶解后加入55.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-2，然后加入0.20kg十二烷基醇醚引气剂、0.10kg缓释型消泡剂DF-1、0.10kg有机硅油类消泡剂TEGO Antifoam 204，继续搅拌均匀后即得到本发明的聚羧酸减水剂，记为FFPC-2。

实施例3

称取水36.30kg置于反应釜中，然后在搅拌状态下依次加入2.00kg蔗糖、1.00kg柠檬酸钠和1.00kg多聚磷酸钠，待盐完全溶解后加入60.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-1，然后加入0.30kg十二烷基硫酸钠、0.1kg聚硅氧烷类消泡剂BYK-065、0.30kg缓释型消泡剂DF-1，继续搅拌均匀后即得到本发明的聚羧酸减水剂，记为FFPC-3。

实施例4

称取水64.30kg置于反应釜中，然后在搅拌状态下依次加入2.00kg葡萄糖酸钠和1.00kg柠檬酸钠，待盐完全溶解后加入32.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-2，然后加入0.30kg十二烷基醇醚引气剂、0.20kg缓释型消泡剂DF-1、0.20kg聚醚改性有机硅类消泡剂LM-110，继续搅拌均匀后即得到本发明的聚羧酸减水剂，记为FFPC-4。

实施例5

称取水57.80kg置于反应釜中，然后在搅拌状态下加入2.00kg酒石酸钠，待完全溶解后加入40.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-2，然后加入0.25kg十二烷基醇醚引气剂、0.10kg缓释型消泡剂DF-1，0.05kg聚醚改性有机硅类消泡剂LM-110、0.05聚醚类消泡剂HT-606，继续搅拌均匀后即得到本发明的聚羧酸减水剂，记为FFPC-5。

比较例1

称取水57.80kg置于反应釜中，然后在搅拌状态下加入2.00kg酒石酸钠，待完全溶解后加入40.00kg 40%固含量的聚羧酸共聚物PC-1, 然后加入0.10kg十二烷基醇醚引气剂，继续搅拌均匀后即得到比较用聚羧酸减水剂，记为PCE-1。

将以上实施例中的聚羧酸减水剂FFPC-1～FFPC-5、比较例聚羧酸减水剂PCE-1和市售的早强型聚羧酸减水剂PCE-2依据GB8076-2008《混凝土减水剂》进行减水率、含气量检测，掺量固定为1.0%，得到结果见表1。

表1 各种减水剂的基本性能

	FFPC-1	FFPC-2	FFPC-3	FFPC-4	FFPC-5	PCE-1	PCE-2
								减水率/%	27.0	34.3	35.9	20.7	25.1	24.8	32.7
含气量/%	3.2	3.8	4.2	3.3	2.5	4.3	2.7

将本发明实施例制备的FFPC-1、FFPC-2、FFPC-3、FFPC-4、FFPC-5聚羧酸减水剂和比较例减水剂PCE-1以早强型聚羧酸减水剂PCE-2按照清水混凝土配合比掺加到混凝土之中，测试新拌混凝土的初始和1h的坍落度和流动度、初始和1h后的含气量，成型试块，脱模后观测外观状况。试验所用水泥为铜陵海螺P.O.42.5，细度模数为2.7的天然河砂，5-20mm的碎石,配合比为：C：F：S：G：W=370：70：783：1082：145。测试结果见表2。利用清水混凝土配合比进行应用性能检测，结果如表2。

表2 各种减水剂在清水混凝土的应用性能测试结果

由试验结果可以看出：本发明的聚羧酸减水剂具有良好的初始分散能力，且具有良好的坍落度保持能力，制备的新拌混凝土和易性、包裹性良好，混凝土的含气量在初始时较高，随着时间延长含气量变低，即入模时混凝土含气量较低；本发明的聚羧酸减水剂与比较例1相比，初始流动性相差不大，且保坍性能也相差不大，但比较例的含气量在入模时仍维持在较高水平，且比较例减水剂配制的混凝土粘稠度较大，施工性差，丛而造成硬化混凝土表观小气泡较多，达不到清水效果；本发明的聚羧酸减水剂与市售的早强型聚羧酸减水剂相比，保坍性优于市售产品，且由于市售产品一开始含气量就偏低，表现为新拌混凝土包裹性差、目测无光泽，插捣时易泌浆，硬化混凝土外观因泌浆而产生分层。因此，使用本发明的聚羧酸减水剂可以使新拌混凝土获得良好的工作性能，并能保证混凝土在入模时含气量可以降低到一定幅度，即满足了施工又保证了成型时的混凝土中所含气泡最少，可以减少施工时的振捣幅度，同时降低了振捣带来的负面作用，制备的混凝土可以达到清水混凝土效果。

Claims

1.一种清水混凝土的聚羧酸减水剂，其特征在于该聚羧酸减水剂由以下物质按重量百分比组成：

聚羧酸共聚物5.00％～60.00％，

缓释型消泡剂0.02％～1.00％，

消泡剂0.01％～1.00％，

引气剂0.01％～1.00％，

缓凝剂0.00％～10.00％以及余量的水，总重量以100％计；其中

所述聚羧酸共聚物的重均分子量为15000～120000；

所述缓凝剂是葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、多聚磷酸钠中的一种或几种；

所述的聚羧酸共聚物含有以下的源自不饱和聚醚单体的结构单元(1)和以下的源自不饱和羧酸单体的结构单元(2)，其中：

结构单元(1)是

结构单元(2)是

其中：R⁴表示氢、甲基或COOM基团，R⁵表示氢、甲基或CH₂COOM基团，M表示氢、一价金属、二价金属、铵基或者有机胺基；

所述的缓释型消泡剂为结构通式(3)所表示的化合物：

R⁶-X-(R⁷O)_n R⁸ (3)

其中：R⁶表示HOOC-CH＝CH-或HOOC-CH-CH-；X表示-COO-或-CONHCH₂CH₂O-；R⁷O表示2-8个碳原子的氧化烯基；R⁸表示1-6个碳原子的烷基；n表示氧化烯基的平均加成摩尔数，为5-100中的任意数。

2.根据权利要求1所述的聚羧酸减水剂，其特征在于所述聚羧酸减水剂掺量为混凝土配合比中总胶凝材料重量的0.6％～2.0％。