RU2360880C2 - Суперпластификатор высокой начальной прочности - Google Patents

Суперпластификатор высокой начальной прочности Download PDF

Info

Publication number
RU2360880C2
RU2360880C2 RU2006122262/03A RU2006122262A RU2360880C2 RU 2360880 C2 RU2360880 C2 RU 2360880C2 RU 2006122262/03 A RU2006122262/03 A RU 2006122262/03A RU 2006122262 A RU2006122262 A RU 2006122262A RU 2360880 C2 RU2360880 C2 RU 2360880C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
superplasticizers
concrete
hours
molecular weight
Prior art date
Application number
RU2006122262/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006122262A (ru
Inventor
Паоло КЛЕМЕНТЕ (IT)
Паоло КЛЕМЕНТЕ
Джорджо ФЕРРАРИ (IT)
Джорджо ФЕРРАРИ
Марьеле ГАМБА (IT)
Марьеле ГАМБА
Карло ПИСТОЛЕЗИ (IT)
Карло ПИСТОЛЕЗИ
Марко СКУИНЦИ (IT)
Марко СКУИНЦИ
Франческо СУРИКО (IT)
Франческо СУРИКО
Лино БАДЕССО (IT)
Лино БАДЕССО
Original Assignee
Мапей С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мапей С.П.А. filed Critical Мапей С.П.А.
Publication of RU2006122262A publication Critical patent/RU2006122262A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2360880C2 publication Critical patent/RU2360880C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/26Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2641Polyacrylates; Polymethacrylates
    • C04B24/2647Polyacrylates; Polymethacrylates containing polyether side chains
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/26Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2688Copolymers containing at least three different monomers
    • C04B24/2694Copolymers containing at least three different monomers containing polyether side chains
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/32Superplasticisers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)
  • Cultivation Of Seaweed (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к суперпластифицирующей добавке для бетона и других цементных смесей с высокой способностью роста прочности и низким воздухововлекающим эффектом, представляющей собой тройной сополимер смеси мономеров, имеющих соответствующие структурные формулы, и к цементным смесям, содержащим эту добавку. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - обеспечение низкого воздухововлекающего эффекта, получение высокой начальной прочности цементных смесей. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к новому суперпластификатору для бетона и других цементных материалов, способному значительно увеличивать начальную обрабатываемость смесей в свежий и пластический периоды и, в то же время, развивать высокую начальную механическую прочность без какого-либо замедления гидратации на стадии твердения. Благодаря этим характеристикам с новым суперпластификатором по настоящему изобретению возможно отливать бетонные смеси, характеризующиеся высокой текучестью и очень низким количеством воды для затворения, которые твердеют очень быстро, даже в неблагоприятных климатических условиях, таких как условия, характеризуемые низкими температурами, типичными для зимнего времени. Более конкретно, настоящее изобретение относится к суперпластификатору с вышеуказанными свойствами, который далее характеризуется внутренним низким воздухововлекающим эффектом.
Уровень техники
Суперпластификаторы широко применяют в строительной области. Их добавление в свежеприготовленный бетон заметно изменяет реологические свойства, приводя к резкому снижению вязкости цементных смесей и более легкому литью бетона, даже в случае компактных и сложных армированных смесей. Действительно, текучий бетон может быть легко закачан и полностью заполняет все части формы под действием собственной массы, тем самым, снижая или полностью исключая дорогую и сложную работу по механической вибрации.
Кроме того, при использовании суперпластификаторов возможно значительно снизить, более чем на 20%, количество затворяющей воды, при этом еще имея смеси, характеризующиеся высокой текучестью. Таким образом, возможно легко отливать плотные, текучие бетонные смеси с пониженным количеством затворяющей воды (низкое отношение вода-цемент), которые, затвердев, характеризуются очень высокой механической прочностью.
Традиционные суперпластификаторы основаны на продуктах конденсации солей нафталинсульфокислоты с формальдегидом (НСФК) и продуктах конденсации меламинсульфоната с формальдегидом (МСФК). Эти суперпластификаторы, вместе с модифицированным лигносульфонатом (ЛГС), разрабатывались во второй половине 20 века и представляли суперпластификаторы 1-го и 2-го поколения. Эти суперпластификаторы обладают пониженной текучестью и, следовательно, их требуется добавлять в бетонные смеси в относительно больших количествах для того, чтобы произвести адекватное снижение количества затворяющей воды. Эти аспекты делают применение суперпластификатора менее привлекательным и представляли один из главных факторов, которые препятствовали применению суперпластификаторов в прошлом.
В последние 20 лет 20 века разрабатывался новый класс суперпластификаторов на основе гидрофильных сополимеров солей (мет)акриловой кислоты и эфиров (мет)акриловой кислоты. Первый пример этих суперпластификаторов, названных «поликарбоксилаты», описан в патенте Японии JP 58-74552, где заявлен суперпластификатор, полученный сополимеризацией а) (мет)акриловой кислоты с б) моно(мет)акрилатом метоксиполиэтиленгликоля. Мономер (б) может быть легко получен методами, известными в технике, такими как методы, описанные в патентах США 2815369, 3041371 и 3989740, этерификацией (мет)ариловой кислоты монометоксиполиоксиэтиленгликолем в присутствии подходящих растворителей, катализаторов этерификации или перэтерификации и ингибиторов полимеризации.
Новый класс поликарбоксилатных суперпластификаторов характеризуется гораздо более высокой эффективностью в снижении вязкости и количества затворяющей воды бетонных смесей по сравнению с прежними суперпластификаторами на основе нафталинсульфоната, меламинсульфоната и лигносульфоната. Длинные полиоксиэтиленовые цепи в макромолекуле отвечают за лучшие характеристики поликарбоксилатных суперпластификаторов поскольку они лучше стабилизируют и диспергируют цементные частицы в свежей смеси по механизму, называемому «пространственный эффект», гораздо более эффективному по сравнению с менее эффективным механизмом «электростатический эффект» предшествующих суперпластификаторов, как утверждают Хучикава и коллеги (H.Huchikawa et al. “Effect of Electrostatic and Steric repulsive Force of Organic Admixture on the Dispersion of Cement Particles in Fresh Cement Paste”, Proceedings of 10th International Congress on the Chemistry of Cement, vol.3, 3iii001, 1997). Более высокая диспергирующая активность поликарбоксилатных суперпластификаторов позволяет существенно уменьшить дозировку по сравнению с суперпластификаторами первого и второго поколения для того, чтобы достичь той же самой текучести свежей бетонной смеси (больше 60% уменьшения) при соответствующем снижении общих затрат на бетон. По этим причинам применение поликарбоксилатных суперпластификаторов получило широкое распространение в последнее десятилетие и этот новый класс полимеров определяют как третье поколение суперпластификаторов.
Тем не менее, применение суперпластификатора третьего поколения, описанного в патенте Японии JP 58-74552, само по себе не свободно от недостатков. Действительно, поликарбоксилатные суперпластификаторы из-за их поверхностной активности имеют сильную тенденцию вовлекать в бетон пузырьки воздуха во время перемешивания. Как следствие, нерегулируемое вовлечение пузырьков воздуха может производить вредные воздействия на рост механической прочности и на вид бетона. Для того чтобы преодолеть эти недостатки, с суперпластификаторами третьего поколения часто смешивают пеногасители, но поскольку эти вещества нерастворимы в воде, они имеют тенденцию выделяться из раствора полимера и, следовательно, их эффективность снижается при хранении. В действительности, слабопенящиеся суперпластификаторы третьего поколения описаны в патентах США 5362324 и 6139623, относящихся к полимерам, в которых пеногаситель связан с цепью полимера. Таким образом, пеногаситель стабилизируется в растворе полимера и пеногасящая способность поддерживается в течение более длительного времени. В итоге, пеногасящая способность этих полимеров может быть затем улучшена добавлением внешних пеногасителей, характеризующихся высокой стабильностью в растворе полимера. В частности, патент США 5362324 описывает суперпластификатор с низкой воздухововлекающей способностью, получаемый тройной сополимеризацией мономеров, имеющих следующие формулы
Figure 00000001
где Z - H, Na, Li, Ѕ Ca и X - H или CH3,
Figure 00000002
где W=-(CH2-CH2-O)n-CH3, n - целое число от 8 до 50 и Х - Н или CH3; эти мономеры включают (мет)акрилат монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса от 200 до 2000; и
Figure 00000003
где
Figure 00000004
и m - целое число от 2 до 50. Эти мономеры предпочтительно представлены ди(мет)акрилатом полипропиленгликоля с молекулярным весом приблизительно от 280 до 3100, т.е. с числом звеньев m от 2 до 50.
Вторым недостатком поликарбоксилатных суперпластификаторов является их эффект в снижении скорости гидратации цемента, более очевидный, когда их применяют в более высоких дозах и в неблагоприятных климатических условиях, таких как условия, характеризующиеся низкими температурами, типичными для зимнего времени. Этот аспект представляет ограничение для их применения из-за медленного роста механической прочности в первые часы гидратации. Для того чтобы преодолеть этот недостаток в коммерческие продукты вводили ускоряющие добавки, такие как нитрат кальция и алканоламины, но этот раствор имеет практические ограничения: плохую стабильность образующихся смесей и коммерческие недостатки: более высокие количество и стоимость. Эти недостатки становятся очевидными даже при применении вышеуказанных продуктов, описанных в патенте США 5362324.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к новому водорастворимому или вододиспергируемому полимеру, который не замедляет скорость гидратации цемента и, следовательно, не мешает росту механической прочности цемента в начальный период. Благодаря этим характеристикам с новым суперпластификатором по настоящему изобретению возможно отливать бетонные смеси, характеризующиеся высокой текучестью и очень низким количеством затворяющей воды, которые очень быстро твердеют даже в неблагоприятных климатических условиях, таких как условия, характеризующиеся низкими температурами, типичными для зимнего времени. Кроме того, новые суперпластификаторы по настоящему изобретению характеризуются низким воздухововлекающим эффектом, даже в отсутствие внешних пеногасителей. Новые суперпластификаторы по настоящему изобретению получают тройной сополимеризацией следующих мономеров
Figure 00000005
где Z - H, Na, Li, Ѕ Ca и X - H или CH3,
Figure 00000006
где W=-(CH2-CH2-O)n-CH3, n - целое число примерно от 51 до 300 и Х - Н или CH3; эти мономеры включают (мет)акрилат монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса примерно от 2000 до 13000; и
Figure 00000007
где
Figure 00000004
и m - целое число от 2 до 50. Эти мономеры предпочтительно представлены ди(мет)акрилатом полипропиленгликоля с молекулярным весом приблизительно от 280 до 11800, т.е. с числом звеньев m от 2 до 200.
Подробное описание изобретения
Полимеры по настоящему изобретению отличаются от полимеров предшествующего уровня техники и, особенно, от полимеров, описанных в патенте США 5362324, боковой полиоксиэтиленовой цепью (мет)акрилата монометилполиэтиленгликоля. В указанном патенте число n повторяющихся этиленоксидных звеньев формулы (II) является целым числом от 8 до 50, в то время как в настоящем изобретении число n повторяющихся этиленоксидных звеньев формулы (V) является целым числом от 51 до 300. Неожиданно найдено, что длина боковых цепей мономера формулы (V) является фундаментальным параметром в определении скорости гидратации цемента и, следовательно, роста механической прочности. С мономером формулы (II), который характеризуется короткой боковой цепью (n - целое число меньше 50), добавление суперпластификатора отрицательно влияет на скорость гидратации, как в случае полимеров, описанных в патенте США 5362324. С другой стороны, с мономером формулы (V) по настоящему изобретению, который характеризуется длинной боковой цепью (n - целое число больше примерно 50), добавление суперпластификатора меньше влияет на скорость гидратации, как в случае полимеров, описанных в патенте США 5362324, и отверждение цемента происходит очень быстро даже в неблагоприятных климатических условиях, таких как условия, характеризующиеся низкими температурами, типичными для зимнего времени. Положительные влияния на рост механической прочности становятся очевидными, когда число n повторяющихся этиленоксидных звеньев формулы (V) является целым числом больше 50, но лучшие результаты по росту механической прочности получают, когда n в формуле (V) является целым числом больше 90.
Мономеры формул (IV), (V) и (VI) по настоящему изобретению могут соединяться в различных отношениях. Хотя возможно много комбинаций, но наблюдали, что лучшие результаты по начальному росту механической прочности и воздухововлекающему эффекту получают, когда количество акриловых мономеров (IV) и (V) составляет от 90 до 99,9% полимеризуемой массы, а количество мономера (VI) составляет от 0,1 до 10% полимеризуемой массы. В свою очередь, для того, чтобы получить лучшие результаты по росту механической прочности весовое отношение между акриловыми мономерами (IV) и (V) должны быть в интервале от 0,05 до 0,5.
Различные мономеры могут быть полимеризованы любым свободно-радикальным способом, известным в технике, таким как способы, описанные в “Encyclopedia of Polymer Science and Technology” by H.F.Mark. Молекулярный вес полимера можно регулировать обычными способами, известными в технике, надлежащим выбором температуры полимеризации, типа и количества инициаторов и, в итоге, добавлением средства переноса цепи.
Круг и характеристики полимеров по настоящему изобретению далее детализируются следующими примерами.
Пример 1
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 270 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 180 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 4468, 4,56 г диметакрилата полипропиленгликоля молекулярного веса 861, 22,65 г метакриловой кислоты, 180 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор в течение пяти часов. В среднем, 30 г 10% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 40 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 730 г раствора полимера, содержащего примерно 30% твердого вещества.
Пример 2
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и холодильником, загружают 270 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 150 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 10188, 3,9 г диметакрилата полипропиленгликоля молекулярного веса 861, 23,3 г метакриловой кислоты, 204,5 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор в течение пяти часов. В среднем, 30 г 10% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 40 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 725 г раствора полимера, содержащего примерно 30% твердого вещества.
Пример 3
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и холодильником, загружают 200 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 187,3 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 2368, 4,8 г диметакрилата пропиленгликоля молекулярного веса 861, 32,7 г метакриловой кислоты, 75 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор за пять часов. В среднем, 330 г 1% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 55 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 887 г раствора полимера, содержащего примерно 35% твердого вещества.
Сравнительный пример 1
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 200 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 216 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 818, 6 г диметакрилата пропиленгликоля молекулярного веса 861, 60 г метакриловой кислоты, 30 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор в течение пяти часов. В среднем, 330 г 1% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 100 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 945 г раствора полимера, содержащего примерно 30% твердого вещества.
Сравнительный пример 2
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 270 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 180 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 4468, 22,65 г метакриловой кислоты, 180 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор в течение пяти часов. В среднем, 30 г 10% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 40 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 730 г раствора полимера, содержащего примерно 30% твердого вещества.
Сравнительный пример 3
В стеклянный круглодонный реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 200 г воды. Систему продувают азотом и нагревают до 90°С. Смесь 216 г метакрилата монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса 818, 60 г метакриловой кислоты, 30 г воды и 2,7 г меркаптопропионовой кислоты добавляют в реактор в течение пяти часов. В среднем, 330 г 1% раствора Na2S2O8 добавляют из делительной воронки в реакционную смесь в течение пяти часов. После завершения добавления полимеризованную реакционную смесь нейтрализуют примерно 100 г 30% раствора NaOH. Получают примерно 945 г раствора полимера, содержащего примерно 30% твердого вещества.
Пример 4
В этом примере результаты испытаний бетона, полученного с применением полимеров по настоящему изобретению, приготовленных в Примерах 1 и 3, сравнивают с результатами, полученными с полимером Сравнительного Примера 1, приготовленного согласно патенту США 5362324. Все бетонные смеси получали с одними и теми же соотношениями вода/цемент и агрегат/цемент. Максимальный диаметр крупного агрегата 20 мм. Все бетонные смеси отверждали в 150-мм кубических формах из нержавеющей стали как при низкой температуре (5°С), так и в нормальных лабораторных условиях (20°С).
В испытаниях применяли два различных цемента: 1) портландцемент типа III согласно ASTM C-150 (CEM I 52.5R согласно ENV 197/1); 2) портландцемент типа I согласно ASTM C-150 (CEM IV/A 42.5 согласно ENV 197/1).
Удельную работу разрыва образцов, отвержденных при низкой температуре (5°С), измеряли через 24 часа отверждения в испытаниях с портландцементом типа III и через 48 часов в испытаниях с портландцементом типа I, в то время как удельную работу разрыва образцов, отвержденных при нормальных лабораторных условиях (20°С), измеряли через 28 дней отверждения для обоих испытанных цементов. Сравнительные результаты испытаний бетона приведены в следующих Таблице 1 для цемента типа III и Таблице 2 для цемента типа I.
Таблица 1.
Испытания бетона с суперпластификаторами по настоящему изобретению (Примеры 1 и 3) в сравнении с суперпластификатором, полученным согласно патенту США 5362324 (Сравнительный пример 1). Испытание с цементом типа I согласно ASTM C-150.
Тип цемента портландцемент типа III (ASTM C-150)
количество цемента 360 кг/м3
максимальный диаметр крупных агрегатов 20 мм
отношение вода/цемент (В/Ц): 0,43
Количество добавок
Пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Пример 2 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Сравнительный пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Тип добавки Величина n в формуле (V) Содержание воздуха (%) Усадка (мм) Прочность на сжатие (МПа)
Низкая температура (5°С) Нормальные условия (20°С)
24 часа 28 дней
Пример 1 100 0,7 225 6,9 78
Пример 3 52 0,9 220 4,1 70
Сравнительный пример 1 17 1,3 215 0,8 75
Таблица 2.
Испытания бетона с суперпластификаторами по настоящему изобретению (Примеры 1 и 3) в сравнении с суперпластификатором, полученным согласно патенту США 5362324 (Сравнительный пример 1). Испытание с цементом типа I согласно ASTM C-150.
Тип цемента портландцемент типа I (ASTM C-150)
количество цемента 380 кг/м3
максимальный диаметр крупных агрегатов 20 мм
отношение вода/цемент (В/Ц) 0,46
Количество добавок
Пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Пример 2 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Сравнительный пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Тип добавки Величина n в формуле (V) Содержание воздуха (%) Усадка (мм) Прочность на сжатие (МПа)
Низкая температура (5°С) Нормальные условия (20°С)
48 часа 28 дней
Пример 1 100 1,5 210 15,9 57
Пример 3 52 2,2 220 11,0 59
Сравнительный Пример 1 17 1,6 215 9,7 56
Результаты испытания бетона в Таблице 1 и Таблице 2 ясно показывают, что суперпластификаторы по настоящему изобретению (Примеры 1 и 3) обладают способностью значительно ускорять рост механической прочности в начальный период в условиях низкой температуры отверждения по сравнению с суперпластификаторами Сравнительного примера 1, описанными в патенте США 3562324. В частности, суперпластификатор Примера 1, который характеризуется более высоким значением n в формуле (V) (n=100), развивает более раннюю механическую прочность при низкой температуре по сравнению с суперпластификатором Примера 3, который характеризуется более низким значением n (n=52), подтверждая тот факт, что молекулярный вес боковых цепей формулы (V) является фундаментальным параметром в определении скорости гидратации и, следовательно, роста механической прочности. Этот аспект является аспектом первостепенной важности в тех применениях, в которых бетон разливают в холодном климате и необходимо достичь механической прочности за короткое время. Величины конечной механической прочности через 28 дней затвердевания в нормальных условиях весьма похожи для каждого из испытанных цементов, подтверждая, что наступление механической прочности суперпластификатора по настоящему изобретению ускоряется в ранний период старения.
Пример 5
В этом примере результаты испытаний строительных растворов, полученных с применением полимеров по настоящему изобретению, полученных согласно Примерам 1 и 2, сравнивают с результатами, полученными с применением полимера Сравнительного примера 1, полученного по патенту США 5362324. Все строительные растворы получали с применением портландцемента типа III согласно ASTM C-150 (CEM I 52.5R согласно ENV 197/1). Различные цементные смеси получали по методу ENV 196/1 с одинаковым соотношением В/Ц=0,39 и кондиционированием всех сырьевых материалов (цемента, нормализованного песка и воды) при 10°С перед использованием. Эффективность различных полимеров в качестве суперпластификаторов оценивали, измеряя растекание свежего строительного раствора (тест откидного стола) согласно методу UNI 7044 при одинаковом количестве полимеров (0,25% в виде сухой примеси в расчете на массу цемента). В этих условиях способность к обработке различных строительных растворов составляет 125-135%. Рост механической прочности в начальный период измеряли после твердения строительных растворов при низкой температуре (10°С) в стальных призматических формах (40×40×160 мм) в течение 14, 16 и 18 часов. Сравнительные результаты испытаний строительных растворов приведены в следующей Таблице 3.
Таблица 3.
Испытания строительных растворов с суперпластификаторами по настоящему изобретению (Примеры 1 и 2) в сравнении с суперпластификатором, полученным согласно патенту США 5362324 (Сравнительный пример 1).
Тип цемента портландцемент типа III (ASTM C-150)
отношение нормализованный песок/цемент 3,0
отношение вода/цемент (В/Ц) 0,39
температура затвердевания 10°С
количество добавок
Пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Пример 2 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Сравнительный пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Тип добавки Величина n в формуле (V) Содержание воздуха (%) Растекание (%) Прочность на сжатие (МПа)
14 часов 16 часов 18 часов
Пример 1 100 5,5 132 3,7 6,7 11,0
Пример 2 230 5,8 135 4,4 7,5 12,4
Сравнительный Пример 1 17 6,1 129 0,6 1,0 1,8
Результаты испытаний строительных растворов показывают, что полимер Примера 1 по настоящему изобретению, характеризуемый величиной n=100 в формуле (V), увеличивают механическую прочность в начальный период в холодном климате (10°С) в среднем примерно в шесть раз по сравнению с полимером Сравнительного примера 1, в то время как полимер Примера 2 по настоящему изобретению, характеризуемый величиной n=230 в формуле (V), увеличивает механическую прочность в начальный период в холодном климате (10°С) в среднем примерно в семь раз, подтверждая тот факт, что молекулярный вес боковых цепей формулы (V) является фундаментальным параметром в определении скорости гидратации цемента и, следовательно, роста механической прочности в начальный период.
Пример 6
Полимер Примера 4 по настоящему изобретению сравнивали в испытаниях строительных растворов с суперпластификатором Сравнительного примера 2. Результаты представлены в Таблице 4. Строительные растворы получали с применением портландцемента типа III согласно ASTM C-150 (CEM I 52.5R согласно ENV 197/1). Различные цементные смеси получали по методу ENV 196/1 с одинаковым соотношением В/Ц=0,39. Поведение различных полимеров оценивали, измеряя растекание свежих строительных растворов (тест откидного стола) согласно методу UNI 7044, a воздухововлекающий эффект согласно DIN 18555 при одинаковом количестве полимеров (0,25% в виде сухой примеси в расчете на массу цемента).
Таблица 4.
Испытания строительных растворов с суперпластификаторами по настоящему изобретению (Пример 4) в сравнении с суперпластификатором, полученным согласно Сравнительному примеру 2.
Тип цемента портландцемент типа III (ASTM C-150);
отношение нормализованный песок/цемент 3,0
отношение вода/цемент (В/Ц) 0,38
количество добавок
Пример 1 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Сравнительный пример 2 0,25% активного вещества в расчете на вес цемента
Тип добавки Содержание воздуха (%) Растекание (%) Прочность на сжатие (МПа)
16 часов 18 часов 24 часа
Пример 1 7,5 134 12,0 17,1 30,0
Сравнительный пример 2 >23 126 5,9 9,7 17,5
Сравнительный пример 3 >23 132 0,4 1,0 3,8
Результаты испытаний строительных растворов указывают, что присутствие третьего мономера, представленного ди(мет)акрилатом полипропиленгликолем, является существенным в получении суперпластификаторов по настоящему изобретению, характеризующихся низким воздухововлекающим эффектом и высокой начальной механической прочностью.

Claims (6)

1. Суперпластифицирующая добавка для бетона и других цементных смесей с высокой способностью роста прочности и низким воздухововлекающим эффектом, включающая тройной сополимер следующей смеси мономеров, соответственно имеющих формулы IV, V и VI
Figure 00000008
,
где Z - Н, Na, Li, 1/2 Ca и X - Н или СН3;
Figure 00000009
,
где W=-(СН2-СН2-O)n-СН3, n - целое число примерно от 51 до 300 и Х - Н или СН3;
Figure 00000010
,
где
Figure 00000011

m - целое число от 2 до 50.
2. Суперпластифицирующая добавка по п.1, в которой мономером формулы V является (мет)акрилат монометилполиэтиленгликоля молекулярного веса от примерно 2000 до примерно 13200.
3. Суперпластифицирующая добавка по п.1, в которой мономером формулы VI является ди(мет)акрилат полипропиленгликоля молекулярного веса от примерно 280 до примерно 11800.
4. Суперпластифицирующая добавка по п.1, в которой количество мономеров (IV) и (V) изменяется от 90 до 99,9 мас.% и количество мономера (VI) изменяется от 0,1 до 10 мас.%.
5. Суперпластифицирующая добавка по п.1, в которой весовое отношение между мономерами (IV) и (V) изменяется от 0,05 до 0,5.
6. Цементные смеси, содержащие от 0,01 до 3,00 мас.% суперпластифицирующей добавки по п.1 в расчете на цемент.
RU2006122262/03A 2003-12-22 2004-12-14 Суперпластификатор высокой начальной прочности RU2360880C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03029587A EP1547986B1 (en) 2003-12-22 2003-12-22 High early strength superplasticizer
EP03029587.7 2003-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006122262A RU2006122262A (ru) 2007-12-27
RU2360880C2 true RU2360880C2 (ru) 2009-07-10

Family

ID=34530698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006122262/03A RU2360880C2 (ru) 2003-12-22 2004-12-14 Суперпластификатор высокой начальной прочности

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20070151486A1 (ru)
EP (1) EP1547986B1 (ru)
JP (1) JP2007517752A (ru)
CN (1) CN100439276C (ru)
AT (1) ATE396158T1 (ru)
CA (1) CA2550967A1 (ru)
DE (1) DE60321197D1 (ru)
ES (1) ES2305397T3 (ru)
NO (1) NO340586B1 (ru)
RU (1) RU2360880C2 (ru)
WO (1) WO2005063648A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2430931C1 (ru) * 2010-05-24 2011-10-10 Александр Евгеньевич Сухотин Сополимер акриловой или метакриловой кислоты с их эфирами, функциональная добавка для цементных смесей и способ получения водных растворов сополимеров
RU2612831C2 (ru) * 2011-05-10 2017-03-13 Сикэ Текнолоджи Аг Полимер на основе соединений малеиновой кислоты, аллилового эфира и метакриловой кислоты, приготовление и его применение

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2939128B1 (fr) * 2008-12-03 2010-11-12 Coatex Sas Utilisation d'une combinaison de polymeres peignes comme agent ameliorant la maniabilite d'une formulation aqueuse a base de liants hydrauliques.
FR2939428B1 (fr) * 2008-12-08 2010-11-19 Coatex Sas Utilisation comme agent ameliorant la maniabilite d'une formulation aqueuse a base de liants hydrauliques, d'un copolymere (meth) acrylique peigne et d'un epaississant acrylique associatif
CN101497507B (zh) * 2009-03-20 2011-10-05 武汉市联合石油化工有限责任公司 一种早强防冻型聚羧酸盐高性能减水剂及制备方法
EP2336094A1 (en) 2009-12-21 2011-06-22 Mapei S.p.A. "Superplasticizers for concrete and cement materials and process for producing the same"
RU2469975C1 (ru) * 2011-05-26 2012-12-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Макромер" Поликарбоксилатная пластифицирующая добавка для бетона, строительных растворов и сухих строительных смесей и способ ее получения (варианты)
MX2011007071A (es) * 2011-06-30 2013-01-18 Jaime Grau Genesias Aditivo para la elaboracion de concretos permeables con propiedades mejoradas y metodo para su preparacion.
ITMI20132059A1 (it) 2013-12-10 2015-06-11 Mapei Spa Additivo accelerante per composizioni cementizie
US9919968B2 (en) 2014-09-30 2018-03-20 Gcp Applied Technologies Inc. Low-to-mid-range water reduction using polycarboxylate comb polymers
US11021395B2 (en) 2018-01-29 2021-06-01 Lawrence L Kuo Method for low-to-mid-range water reduction of cementitious compositions
CN110092605A (zh) * 2019-05-06 2019-08-06 辛集市旭远新材料科技有限公司 一种高效聚羧酸型混凝土减水剂
EP4119519A1 (en) 2021-07-12 2023-01-18 Mapei S.p.A. Strength enhancing admixture for low-carbon cementitious compositions
JP7346512B2 (ja) * 2021-09-21 2023-09-19 花王株式会社 潜在性水硬性粉体含有水硬性組成物用の添加剤組成物
CN113912322A (zh) * 2021-10-21 2022-01-11 杭州构建新型材料有限公司 一种早强晶核型聚羧酸减水剂及其生产方法
EP4353699A1 (en) 2022-10-12 2024-04-17 Mapei S.p.A. Low carbon concrete admixture

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5362324A (en) * 1993-02-25 1994-11-08 Mapei S.P.A. Zero slump - loss superplasticizer
RU2169132C1 (ru) * 1999-12-09 2001-06-20 Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона" Смесь для изготовления теплоизоляционных изделий

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69725266T2 (de) * 1996-06-21 2004-07-22 Kao Corp. Betonzusatzmittel
US6166112A (en) * 1997-03-10 2000-12-26 Nippon Shokubai Co., Ltd. Cement admixture and cement composition
JP3221399B2 (ja) * 1997-06-10 2001-10-22 株式会社日本触媒 セメント混和剤用ポリカルボン酸の製造方法
JP3285820B2 (ja) * 1997-06-10 2002-05-27 株式会社日本触媒 ポリカルボン酸の製造方法
EP1016638B1 (en) * 1998-12-28 2006-07-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Cement additive, cement composition and polycarboxylic acid polymer
US6362324B1 (en) * 1999-06-30 2002-03-26 Millennium Pharmaceuticals, Inc. 17867 a novel human aminopeptidase
JP4087042B2 (ja) * 2000-05-12 2008-05-14 花王株式会社 セメント分散剤
JP4384380B2 (ja) * 2000-09-25 2009-12-16 三星エスディアイ株式会社 リチウム二次電池用正極活物質の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5362324A (en) * 1993-02-25 1994-11-08 Mapei S.P.A. Zero slump - loss superplasticizer
RU2169132C1 (ru) * 1999-12-09 2001-06-20 Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона" Смесь для изготовления теплоизоляционных изделий

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2430931C1 (ru) * 2010-05-24 2011-10-10 Александр Евгеньевич Сухотин Сополимер акриловой или метакриловой кислоты с их эфирами, функциональная добавка для цементных смесей и способ получения водных растворов сополимеров
RU2612831C2 (ru) * 2011-05-10 2017-03-13 Сикэ Текнолоджи Аг Полимер на основе соединений малеиновой кислоты, аллилового эфира и метакриловой кислоты, приготовление и его применение

Also Published As

Publication number Publication date
EP1547986A1 (en) 2005-06-29
ATE396158T1 (de) 2008-06-15
NO340586B1 (no) 2017-05-15
DE60321197D1 (de) 2008-07-03
ES2305397T3 (es) 2008-11-01
NO20063399L (no) 2006-09-21
JP2007517752A (ja) 2007-07-05
CA2550967A1 (en) 2005-07-14
CN100439276C (zh) 2008-12-03
WO2005063648A1 (en) 2005-07-14
HK1096079A1 (zh) 2007-05-25
US20070151486A1 (en) 2007-07-05
RU2006122262A (ru) 2007-12-27
EP1547986B1 (en) 2008-05-21
CN1898177A (zh) 2007-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2360880C2 (ru) Суперпластификатор высокой начальной прочности
JP5479478B2 (ja) セメント状組成物のワーカビリティ保持のためのダイナミックコポリマー
EP1655272A1 (en) Superplasticizers for extending the workability of mortars
EP0303747B1 (en) Acrylic polymer and cement composition containing it
JP4968500B2 (ja) セメント用強度向上剤、セメント混和剤用ポリカルボン酸系共重合体水溶液およびセメント組成物
JPH0211542B2 (ru)
JP2001220417A (ja) セメント混和剤用共重合体、その製造方法およびその用途
WO2011034142A1 (ja) セメント混和剤、セメント組成物及びセメント混和剤用ポリカルボン酸系共重合体
JPH05170501A (ja) セメント用分散剤
CA2234210A1 (en) Acrylic copolymers
JPH10194808A (ja) セメント用分散剤
EP1149808B1 (en) Cement admixture and cement composition comprising this
JPH11106247A (ja) セメント用分散剤
JPH028983B2 (ru)
US6803396B2 (en) Stable aqueous polymeric superplasticizer solutions and concrete compositions containing the same
JP4291922B2 (ja) セメント組成物用材料分離低減剤
JP4470365B2 (ja) セメント用添加剤組成物
JPS6339906A (ja) セメント添加剤
US7265168B2 (en) High-strength hydraulic cement compositions
JP4348963B2 (ja) セメント用添加剤
CN111448172A (zh) 水硬性组合物用添加剂
JPH10273351A (ja) セメント用分散剤
HK1096079B (en) High early strength superplasticizer
JPS59102853A (ja) 水硬性セメント配合物用混和剤
JP7090504B2 (ja) 再生骨材含有セメント組成物用添加剤