CN1207088A

CN1207088A - 用于水硬性水泥组合物的多效掺合剂

Info

Publication number: CN1207088A
Application number: CN 96199546
Authority: CN
Inventors: A·A·杰克纳沃里; 沈鼎丰
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn; WR Grace and Co
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1999-02-03

Abstract

本发明之用于水硬水泥组合物的典型的多效掺合剂含有促凝剂,优选为钙盐,和脂酸氨基磺酸表面活性剂。此外,该典型的掺合剂还含有减水剂,例如木素磺酸盐,和/或早期强度增强剂,例如链烷醇胺。

Description

用于水硬性水泥组合物的多效掺合剂

发明领域

本发明涉及水硬水泥组合物的掺合剂，更具体而言，涉及一种多效渗合剂，该掺合剂兼有促凝和引气的性质。

发明背景

术语“水硬水泥”系指由于与水发生化学相互作用或与水发生反应而变硬的水泥。众所周知，水硬水泥的某些性质可通过添加任意数目的化学添加剂加以调整。例如，已知添加硝酸钙作促凝剂。但是，当硝酸钙渗合到含其它种类的添加剂、化学物质和试剂的可水合的水泥混合物中时可能会不相容。本发明中，发明者提出一种化学添加剂的新型组合，可同时在水硬水泥组合物中获得多种性质。

发明概述

本发明涉及一种多功能水硬水泥组合物掺合剂，该掺合剂含有促凝剂和脂酸氨基磺酸表面活性剂，该促凝剂为碱金属或碱土金属的有机酸或无机酸的盐。

在优选实施方案中，促凝剂为钙盐，例如硝酸钙，氯化钙，甲酸钙，或亚硝酸钙，并且脂酸氨基磺酸的通式为：

CH₃(CH₂)_x-CH ＝ CH(CH₂)_y-CO-NR-(CH₂)_z-SO₃ ^-Mⁿ⁺其中

“R”为氢，烷基或芳基；

“x”为1-10；

“y”为3-10；

“z”为1-10；

“M”为碱金属或碱土金属、铵、或烷基铵离子；知

“n”为1-3。

在另一优选掺合剂配方中，促凝剂含有硝酸钙，表面活性剂含有N-甲基油酰牛磺酸钠，该钠盐的分子式被认为是：CHCH₃(CH₂)₇-CH＝(CH₂)₇-CO-N(CH₃)CH₂CH₂SO₃-Na⁺。

本发明之另一种优选的多功能水硬水泥掺合剂，除含促凝剂和表面活性剂之外，还含有减水剂、早期强度增强剂，优选为两者皆含。减水剂可含有木素磺酸盐，例如木素磺酸钙。早期强度增强剂可含有链烷醇胺，优选三乙醇胺。

因此，本发明之优选的多功能水硬水泥组合物掺合剂可含有促凝剂、减水剂、早期强度增强剂和脂酸氨基磺酸表面活性剂。后者被认为可用作引气剂。在某些此类功能可同时组合到一种掺合剂配方之中时，据认为，某些此类功能成份的组合，例如含表面活性剂的促凝剂在以前的技术中未被公开或提出过，更不用说刚才提及之所有四种功能成份的组合。

本发明还涉及水硬水泥混合料，包括含有上述和下述之多功能掺合剂的混凝土混合料。

示范性实施方案之详述

本文中所用术语“水泥组合物”系指含有水硬水泥粘合剂的水泥浆、砂浆和混凝土的组合物。上述术语是技术性术语，水泥浆为由水硬水泥粘合剂和水组成的混合物，水泥粘合剂如单纯的波特兰水泥或组合有其它成份如飞灰，二氧化硅烟尘或高炉渣的波特兰水泥；砂浆是还含有细集料的水泥浆；混凝土则是还含有粗集料的砂浆。本发明的水泥组合物是根据具体的水泥组合物应用情况混合一定量的所需材料，例如水硬水泥、水、和细集料或粗集料而形成的。

本文所用术语“混凝土”包括并系指这种水硬水泥和惰性集料的混合物。典型的集料包括通常的“粗”集料，例如卵石，花岗石，石灰石，过筛石英等，以及通常称为“细”集料的如砂子或烟灰。对于普通水硬水泥混凝土，如波特兰水泥混凝土使用大量的这种集料，在该凝固物中这类集料的用量可超过50％(体积)，通常达75％(体积)。

本发明涉及水硬水泥掺合剂，该掺合剂含有促凝剂组分，优选为硝酸钙，以及脂酸氨基磺酸表面活性剂组分，优选为N-甲基油酰牛磺酸钠。另一些优选掺合剂还含有减水剂，例如链烷醇胺，更优选为三乙醇胺；早期强度增强组分，例如木素磺酸盐，优选为木素磺酸钙；并且更优选的是该掺合剂还同时含有三乙醇胺和木素磺酸钙两者。掺和剂组分可采用普通搅拌设备以掺合到稳定的溶液中。

促硬组分可以是任一种这样的化合物，当其添加到水泥组合物中可缩短水泥组合物硬化所需的时间，例如可采用碱金属或碱土金属的有机或无机酸盐。虽然下面所列不意味着是限制性的，但这些化合物的例子可为碱金属或碱土金属的硝酸盐、亚硝酸盐、甲酸盐；碱或碱土金属与第VII族卤素或类卤酸的盐，例如碱金属或碱土金属的氯化物、溴化物、碘化物、氰化物、氰酸盐、叠氮化物和硫氰酸盐；碱金属和碱土金属的硫代硫酸盐和过氯酸盐；以及碱金属和碱土金属的铝酸盐、硅酸盐和氢氧化物如氢氧化钠。钙盐特别有利，特别是硝酸钙，氯化钙，甲酸钙和亚硝酸钙。优选为硝酸钙。

在水硬水泥组合物中被认为起引气剂作用的脂酸氨基磺酸，可以是碱金属或碱土金属的N-烷基-N-妥尔油氨基磺酸盐，其通式为

CH₃(CH₂)_x-CH＝CH(CH₂)_y-CO-NR-(CH₂)_z-SO₃ ^-Mⁿ⁺其中

“R”为氢，烷基或芳基；

“x”为1-10；

“y”为3-10；

“z”为1-10；

“M”为碱金属或碱土金属、铵或烷基铵离子；以及

“n”为1-3。优选的脂酸氨基磺酸表面活性剂含有N-甲基-N-油酰牛磺酸钠，由Rhone-Ponlenc，Cranbury，New Jersey生产，商标为Igepon T-33。

减水剂可为碱金属或碱土金属的木素磺酸、聚羧酸、萘磺酸缩合物、蜜胺磺酸缩合物、羟基化的羧酸的盐，和醣类，例如玉米糖浆。优选的减水剂为木素磺酸盐，例如木素磺酸钙。

早期强度增强剂是已知的，正如术语“早期强度”系指1-3天内的挤压强度(参看如ASTM C-39)。早期强度增强剂包括链烷醇胺。链烷醇胺是一类化合物的通称，其中三价氮直接与烷基醇的碳原子相连，例如单乙醇胺，二乙醇胺和三乙醇胺，链烷醇胺亦包括甲基二乙醇胺和三异丙醇胺。

本发明之优选的多效掺合剂以混凝土中水泥为基础，其优选量为0.05-1.0％s/s，其中“％s/s”代表掺合固体料对水泥固体的百分比。优选的掺合剂可含有硝酸钙90-99.5％s/s和N-甲基油酰牛磺酸钠0.5-10.0％s/s。另一优选渗合剂含有硝酸钙(50-90％s/s)；木素磺酸钙(5.0-40.0％s/s)；三乙醇胺或三异丙醇胺(0.1-5.0％s/s)；以及N-甲基油酰牛磺酸钠(0.01-5.0％s/s)。

Claims

1.一种多效水硬水泥组合物掺合剂，该掺合剂含有促凝剂和脂酸氨基磺酸表面活性剂，该促凝剂为碱金属或碱土金属的有机或无机酸的盐。

2.权利要求1的掺合剂，其中促凝剂包括硝酸钙、氯化钙、甲酸钙或亚硝酸钙；且脂酸氨基磺酸的通式为：

CH₃(CH₂)_x-CH＝CH(CH₂)_y-CO-NR-(CH₂)_z-SO₃ ^-Mⁿ⁺其中

“R”为氢，烷基或芳基；

“x”为1-10；

“y”为3-10；

“z”为1-10；

“M”为碱金属或碱土金属、铵、或烷基铵离子；

“n”为1-3。

3.权利要求2的掺合剂，其中该脂酸氨基磺酸包括N-甲基油酰牛磺酸钠。

4.权利要求2的掺合剂，该掺合剂还含有减水剂，该减水剂包括碱金属和碱土金属的木素磺酸、聚羧酸、萘磺酸缩合物、蜜胺磺酸缩合物、羟基化的羧酸的盐，或醣类。

5.权利要求4的掺合剂，其中该减水剂包括木素磺酸钙。

6.权利要求2的掺合剂，该掺合剂还含有早期强度增强剂。

7.权利要求6的掺合剂，其中该早期强度增强剂包括链烷醇胺。

8.权利要求7的掺合剂，其中该链烷醇胺包括三乙醇胺或三异丙醇胺。

9.权利要求1的掺合剂，其中该促凝剂包括硝酸钙，该脂酸氨基磺酸表面活性剂包括N-甲基油酰牛磺酸钠，以及该掺合剂还含有木素磺酸钙和三乙醇胺。

10.一种水硬性水泥组合物，该组合物包含波特兰水泥、钙盐促凝剂和脂酸氨基磺酸表面活性剂。

11.权利要求10的水泥组合物，该组合物还至少含有一种集料。