CN110183134A - 一种新型结构水泥缓凝剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型结构水泥缓凝剂及其应用,它包括具有环状氨基有机膦酸结构的化学成分,将其应用于混凝土、砂浆和灌浆的制造过程中,通过缓凝剂用量对延迟凝结时间进行控制,使得凝集开始到结束的时间间隔较短,且适宜掺量宽,能够用来替代传统缓凝剂葡萄糖酸盐或二甲双胍等。

Description

一种新型结构水泥缓凝剂及其应用
技术领域
本发明属于混凝土添加剂应用技术领域,特别涉及一种新型结构水泥缓凝剂及其在混凝土、砂浆或灌浆中的应用。
背景技术
随着现代化基础建设的快速发展,对混凝土技术应用提出了更高的要求。在一些大型的混凝土工程项目中,为了调节水泥的水化凝结时间,多在混凝土中掺入缓凝剂,缓凝剂是一种能延缓和降低水泥水化的放热速度,从而延长混凝土凝结时间,使混凝土长时间保持塑性,方便浇注,提高施工效率,并且对混凝土后期性能不会造成影响的外加剂。因此,缓凝剂在混凝土技术应用中起着非常重要的作用,但是由于混凝土的设计多样化以及一些辅料的不同,缓凝剂的使用局限非常大,设计一种全新的结构从而扩大在不同地区不同配方上的使用成为现在混凝土添加剂领域重要的研究工作。
目前,市场上的缓凝剂种类较多,但是按其化学成分可分为两大类:无机缓凝剂和有机缓凝剂。其中,无机缓凝剂主要有:磷酸盐、硫酸铁、硫酸铜、硼酸盐、氟硅酸盐等;有机缓凝剂包括:木质素磺酸盐、羟基羧酸及其盐、多元醇及其衍生物、糖类及碳水化合物等等。
在实际生产过程中通常使用羟基化衍生物作为缓凝剂,例如一些国内外的专利中提及葡萄糖酸及其盐、木质素磺酸及其盐、羟基乙酸及其盐、二甲基脲、四甲基乙二醇脲作为混凝土缓凝剂;但是在上述缓凝剂应用中具有较大的缺点,即现场混凝土工艺人员通过缓凝剂的添加量来获得凝土凝集的延迟时间。而且传统的缓凝剂产品在应用过程中,与外加剂以及水泥不适应可能会导致混凝土的异常凝结。尽管混凝土异常凝结不是一种广泛存在的问题,但随着外加剂的大量使用,这一问题时有发生,轻则引起混凝土质量问题,重则引起严重的工程事故。如由于混凝上凝结过快,大体积混凝土施工时易引起温度裂缝,泵送混凝土难于输送或堵管、爆管;由于混凝土过分缓凝,不仅会影响后续工序施工,而且会导致混凝土强度降低等危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种新型结构的水泥缓凝剂,有效控制水凝凝结时间间隔,并增强外加剂和水泥的适应性。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种水泥缓凝剂,它包括具有如式(I)环状氨基有机膦酸结构的化学成分:
其中,R1为氢原子、直链或支链C1-C4烷基;
R2为式(II)分子结构:
其中,n为1,2,3,4。
具体地,所述的直链或支链C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基中的任意一种。
优选地,所述的式(I)结构的化学成分为1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-羟乙基甲氧基-2-咪唑啉酮。
或者为1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-二甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮、1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮或1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-四甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮。
优选地,所述的式(I)结构的化学成分为1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-羟乙基甲氧基-2-咪唑啉酮。
或者为1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-二甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮、1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮或1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-四甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮。
进一步地,上述水泥缓凝剂在混凝土、砂浆或灌浆中的应用也在本发明的保护范围中。
所述的水泥缓凝剂用量按照式(I)结构的化学成分计,为水泥重量的0.01~5%,优选0.1~1%。
有益效果:
本发明水泥缓凝剂应用于混凝土、砂浆和灌浆的制造过程中,通过缓凝剂用量对延迟凝结时间进行控制,使得凝集开始到结束的时间间隔较短,且适宜掺量宽,能够用来替代传统缓凝剂葡萄糖酸盐或二甲双胍等。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。
以不同结构b、c、g作为新型缓凝剂进行混凝土缓凝试验,与葡萄糖酸盐进行比较,考察缓凝剂使用量对水泥缓凝时间影响,以及对凝结开始到结束时间间隔变化的影响,新型结构缓凝剂如下:
(b)1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-二甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮;
(c)1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮;
(g)1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮水泥:缓凝剂:水的配比为100:0.05~0.4:50。
表1为缓凝剂使用量对水泥缓凝及凝集时间间隔影响。
表1
从表1中可以得出,与传统的缓凝剂相比,本发明的缓凝剂在同等用量下的缓凝剂更有利于延迟凝集时间的控制,同时在同等用量的情况下凝结开始和结束凝结之间的时间间隔相差较小。
本发明提供了一种新型结构水泥缓凝剂及其应用的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种水泥缓凝剂,其特征在于,它包括具有如式(I)结构的化学成分:
其中,R1为氢原子、直链或支链C1-C4烷基;
R2为式(II)分子结构:
其中,n为1,2,3,4。
2.根据权利要求1所述的水泥缓凝剂,其特征在于,所述的直链或支链C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的水泥缓凝剂,其特征在于,所述的式(I)结构的化学成分为1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-羟乙基甲氧基-2-咪唑啉酮。
4.根据权利要求1所述的水泥缓凝剂,其特征在于,所述的式(I)结构的化学成分为1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-二甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮、1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮或1,3-双(甲氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-四甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮。
5.根据权利要求1所述的水泥缓凝剂,其特征在于,所述的式(I)结构的化学成分为1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-羟乙基甲氧基-2-咪唑啉酮。
6.根据权利要求1所述的水泥缓凝剂,其特征在于,所述的式(I)结构的化学成分为1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-二甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮、1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-三甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮或1-甲氧基甲基-3-(乙氧基甲基)-4-膦酸甲氧基,5-四甘醇甲氧基-2-咪唑啉酮。
7.权利要求1中所述的水泥缓凝剂在混凝土、砂浆或灌浆中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述的水泥缓凝剂用量按照式(I)结构的化学成分计,为水泥重量的0.01~5%。
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