CN104876467A - 一种高性能混凝土外加剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土外加剂领域，公开了一种高性能混凝土外加剂，包括：减水组分80-100份，早强组分10-15份，吸能组分80-100份，降粘组分3-7份，水100-150份。所述减水组分为丙烯酸类聚羧酸减水组分；所述早强组分选自甲酸钙、硝酸钙、三乙醇胺中的一种或多种；所述吸能组分为光固化树脂组分； 所述降粘组分为聚乙二醇。本发明制备的混凝土外加剂减水率高，早强效果好，防锈效果好；此外还能使混凝土抗震消能，避免混凝土产生裂缝，提高了混凝土的耐久性。

Description

一种高性能混凝土外加剂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂领域，尤其涉及一种高性能混凝土外加剂及其制备工艺。 

背景技术

近年来，我国的基础建设如火如荼，在讲究快节奏高效率的现代社会，人们对于基础设施的建设在保障质量的前提下，对建设速度的要求也越来越高。基础设施建设效率越高，比如交通道路，大桥、关键建筑等，尽早建设完成，不仅能够早日交付使用，也能够最大限度地减小对周围居民、环境的影响。

在建设过程中，混凝土的固化时间是整个工程建设快慢的一个关键因素。因此，在目前的很多工程中，都有用到能够使混凝土快速固化的早强剂，早强剂能够加快水泥水化速率，从而使混凝土早期的强度大大增加。但是混凝土快速硬化的同时，也产生了一些问题：混凝土在水化过程中会自干燥而发生一定程度的形变，但是由于混凝土加入早强剂后固化速率过快，混凝土基体发生形变后产生了内部应力来不及得到释放，长时间后，在外部作用力和内部应力协同作用下，混凝土就容易产生裂缝，从而使得其耐久性降低。

此外，在实际应用中，通常将早强剂与减水剂、阻锈剂等外加剂一同复配加入到水泥中，使得最终成型的混凝土的拥有不错的综合性能。但是在实际使用过程中添加各种外加剂，操作复杂，使用不方便，降低了工程建设效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能混凝土外加剂及其制备工艺，本发明制备的混凝土外加剂减水率高，早强效果好，防锈效果好；此外还能使混凝土抗震消能，避免混凝土产生裂缝，提高了混凝土的耐久性。

本发明的具体技术方案为：一种高性能混凝土外加剂，包括以下组分：

减水组分80-100份，

早强组分10-15份，

吸能组分80-100份，

降粘组分3-7份，

水100-150份。

以上各组分份数均为重量份数。

所述减水组分为丙烯酸类聚羧酸减水组分。

所述早强组分选自甲酸钙、硝酸钙、三乙醇胺中的一种或多种。

所述吸能组分为光固化树脂组分，所述光固化树脂组分包括:

55-75wt%的经环氧改性的丙烯酸酯，

10-40wt%含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷，

5-15wt%自由基光引发剂。

所述降粘组分为聚乙二醇。

本发明选用的含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷分子量低、粘度低，使用时不会增加反应体系的粘度；其含有的（甲基）丙烯酸酯官能团具有光敏性，能够溶于光固化树脂体系中，并且与在光固化反应时和经环氧改性的丙烯酸酯一起进行反应，起到交联作用和对树脂的稀释作用，能够提高固化后的固化物的热学和力学性能。

作为优选，所述经环氧改性的丙烯酸酯选自双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化丙烯酸酯中的一种或多种。

作为优选，所述含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷选自双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二甲基硅烷、双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二苯基硅烷、双[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]甲基苯基硅烷中的一种或多种。

在本发明中，含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷可以通过以下方法制备：在低温下把二氯硅烷滴加到（甲基）丙烯酸羟乙酯的溶液中，三乙胺作HCl的吸收剂，搅拌回流，再经过滤，除溶剂，蒸馏分离提纯。

作为优选，所述自由基光引发剂选自2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-（4-甲巯基苯基）-2-吗啉丙酮-1、2,4,6,-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种。

作为优选，所述高性能混凝土外加剂的用量为凝胶材料的0.5-1wt%。

一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将40-50份丙烯酸、5-10份苯乙烯、10-15份甲基丙烯酸乙酯、1-3份过二硫酸铵、3-7份丙酮和20-30水混合均匀，制得第一混合液。

将15-20份马来酸酐、1-3份过二硫酸铵、1-2份巯基乙醇、13-17份丙酮和70-100份水在75-85℃水浴中混合均匀，制得第二混合液。

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在1-2h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液。

向所述第三混合液中添加0.1-0.5份过二硫酸铵，保温2-3h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加30-35份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分。

以上各组分份数均为重量份数。

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用。

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

在本发明中，丙烯酸类聚羧酸减水组分能够大幅减少水泥用量；早强组分能够有效提高水泥的水化效率，且本发明的早强组分不含氯盐或者硫酸盐，对钢筋没有腐蚀作用；降粘组分能够降低水泥混合物中溶液的表面张力，从而增加混凝土的流动性；以光固化树脂作为吸能组分，当本混凝土外加剂与水泥、水混合并进行浇筑时，光固化树脂分散于混凝土中，并且在光照下与混凝土一同快速固化，由于快速固化后的混凝土内部的应力来不及释放，长时间后在外部环境温差较大或者外部作用力作用时，混凝土容易产生裂缝，而树脂具有一定的弹性模量，可以吸收混凝土内部释放的应力或者外部的作用力，起到抗震效能的作用，从而提高了混凝土的耐久性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种高性能混凝土外加剂，包括以下组分：

丙烯酸类聚羧酸减水组分90份，甲酸钙6份，三乙醇胺6份，光固化树脂组分90份聚乙二醇5份，水125份。

以上各组分份数均为重量份数。

所述光固化树脂组分包括:

30wt%的双酚A环氧丙烯酸酯，

35wt%的酚醛环氧丙烯酸酯，

15wt%的双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二甲基硅烷，

10wt%的双[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]甲基苯基硅烷，

10wt%的2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1。

一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将45份丙烯酸、7份苯乙烯、12份甲基丙烯酸乙酯、2份过二硫酸铵、5份丙酮和25水混合均匀，制得第一混合液。

将17份马来酸酐、2份过二硫酸铵、1.5份巯基乙醇、15份丙酮和85份水在80℃水浴中混合均匀，制得第二混合液。

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在1.5h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液。

向所述第三混合液中添加0.3份过二硫酸铵，保温2h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加32份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分。

以上各组分份数均为重量份数。

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用。

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。

实施例2

一种高性能混凝土外加剂，包括以下组分：

丙烯酸类聚羧酸减水组分80份，硝酸钙7份，三乙醇胺8份，光固化树脂组分100份，聚乙二醇7份，水120份。

以上各组分份数均为重量份数。

所述光固化树脂组分包括:

25wt%的双酚A环氧丙烯酸酯，

35wt%的环氧化丙烯酸酯，

15wt%的双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二甲基硅烷，

20wt%的双[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]甲基苯基硅烷，

5wt%的2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1，

5wt%1-羟基环己基苯甲酮。

一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将40份丙烯酸、5份苯乙烯、10份甲基丙烯酸乙酯、1份过二硫酸铵、3份丙酮和20水混合均匀，制得第一混合液。

将15份马来酸酐、1份过二硫酸铵、1份巯基乙醇、13份丙酮和70份水在85℃水浴中混合均匀，制得第二混合液。

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在1h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液。

向所述第三混合液中添加0.1份过二硫酸铵，保温3h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加33份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分。

以上各组分份数均为重量份数。

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用。

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。

实施例3

一种高性能混凝土外加剂，包括以下组分：

丙烯酸类聚羧酸减水组分100份，甲酸钙5份，三乙醇胺5份，光固化树脂组分80份，聚乙二醇3份，水150份。

以上各组分份数均为重量份数。

所述光固化树脂组分包括:

40wt%的酚醛环氧丙烯酸酯，

35wt%的环氧化丙烯酸酯，

20wt%的双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二甲基硅烷，

5wt%的2-甲基-1-（4-甲巯基苯基）-2-吗啉丙酮-1。

一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将50份份丙烯酸、10份苯乙烯、15份甲基丙烯酸乙酯、3份过二硫酸铵、7份丙酮和30水混合均匀，制得第一混合液。

将20份马来酸酐、3份过二硫酸铵、2份巯基乙醇、17份丙酮和100份水在75℃水浴中混合均匀，制得第二混合液。

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在2h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液。

向所述第三混合液中添加0.5份过二硫酸铵，保温3h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加35份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分。

以上各组分份数均为重量份数。

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用。

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。

实施例4

一种高性能混凝土外加剂，包括以下组分：

丙烯酸类聚羧酸减水组分85份，甲酸钙5份、硝酸钙5份、三乙醇胺5份，光固化树脂组分90份，聚乙二醇6份，水100份。

以上各组分份数均为重量份数。

所述光固化树脂组分包括:

60wt%的环氧化丙烯酸酯，

30wt%双[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]甲基苯基硅烷，

10wt%2-甲基-1-（4-甲巯基苯基）-2-吗啉丙酮-1。

一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将40份份丙烯酸、10份苯乙烯、15份甲基丙烯酸乙酯、3份过二硫酸铵、3份丙酮和20水混合均匀，制得第一混合液。

将15份马来酸酐、2份过二硫酸铵、2份巯基乙醇、17份丙酮和85份水在85℃水浴中混合均匀，制得第二混合液。

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在2h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液。

向所述第三混合液中添加0.2份过二硫酸铵，保温2h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加30份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分。

以上各组分份数均为重量份数。

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用。

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种高性能混凝土外加剂，其特征在于包括以下组分：

减水组分80-100份，

早强组分10-15份，

吸能组分80-100份，

降粘组分3-7份，

水100-150份，

以上各组分份数均为重量份数；

所述减水组分为丙烯酸类聚羧酸减水组分；

所述早强组分选自甲酸钙、硝酸钙、三乙醇胺中的一种或多种；

所述吸能组分为光固化树脂组分，所述光固化树脂组分包括:

55-75wt%的经环氧改性的丙烯酸酯，

10-40wt%含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷，

5-15wt%自由基光引发剂；

所述降粘组分为聚乙二醇。

2.如权利要求1所述的高性能混凝土外加剂，其特征在于，所述经环氧改性的丙烯酸酯选自双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化丙烯酸酯中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的高性能混凝土外加剂，其特征在于，所述含（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷选自双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二甲基硅烷、双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙氧基]二苯基硅烷、双[2-(丙烯酰氧基)乙氧基]甲基苯基硅烷中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的高性能混凝土外加剂，其特征在于，所述自由基光引发剂选自2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-（4-甲巯基苯基）-2-吗啉丙酮-1、2,4,6,-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的高性能混凝土外加剂，其特征在于，所述高性能混凝土外加剂的用量为凝胶材料的0.5-1wt%。

6.一种高性能混凝土外加剂的制备工艺，其特征在于按如下步骤进行：

（1）丙烯酸类聚羧酸减水组分的制备：

将40-50份丙烯酸、5-10份苯乙烯、10-15份甲基丙烯酸乙酯、1-3份过二硫酸铵、3-7份丙酮和20-30水混合均匀，制得第一混合液；

将15-20份马来酸酐、1-3份过二硫酸铵、1-2份巯基乙醇、13-17份丙酮和70-100份水在75-85℃水浴中混合均匀，制得第二混合液；

先取三分之一量的所述第一混合液并将其添加到所述第二混合液中，再将剩余的第一混合液在1-2h内逐渐添加至第二混合液中，制得第三混合液；

向所述第三混合液中添加0.1-0.5份过二硫酸铵，保温2-3h后自然冷却，得到无皂乳液，将所述无皂乳液加热至50℃并添加30-35份稀氨水，搅拌均匀后将无皂乳液降温至30℃并添加浓度为5wt%的氢氧化钠溶液进行中和，最后制得丙烯酸类聚羧酸减水组分；

以上各组分份数均为重量份数；

（2）光固化树脂组分的制备：

将经环氧改性的丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸酯基的硅氧烷和自由基光引发剂按配比混合，在避光条件和室温下先后经高速分散机和超声振荡进行分散，再进行消泡后将产物在避光条件下储存备用；

（3）高性能混凝土外加剂的制备：

将上述制备的丙烯酸类聚羧酸减水组分、光固化树脂组分与早强组分、降粘组分和水按配比混合，在避光条件下，经分散以及研磨后制得高性能混凝土外加剂。