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CN106243289A - 一种混凝土早强剂及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土早强剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土早强剂及其制备方法；目的是提供一种具有减水与早强功能，掺入后可快速提高混凝土早期强度的混凝土早强剂及其制备方法。本发明所述的混凝土早强剂是通过将甲基烯基聚氧乙烯醚，甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐中的任意一种，丙烯酰胺或马来酰亚胺，2‑甲基‑2‑丙烯酸十八烷基酯进行自由基聚和得到。发明所制备的混凝土早强剂具有较高的减水率与优异的早强性能，当折固掺量为0.2％时，其减水率可达到30％以上，混凝土1d抗压强度比达到240％以上，3d抗压强度比达到220％以上。冬季预制构件生产时，可缩短蒸养时间2h以上，夏季生产时可免去蒸养工序，有利于大幅降低能耗，降低预制构件生产成本。

Description

一种混凝土早强剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土施工用的添加剂及其制备方法，具体涉及一种混凝土早强剂及其制备方法。
背景技术
长期以来，我国建筑产业尤其是住宅产业处于粗放型发展阶段，科技贡献率不足30％，远低于发达国家水平，也低于我国农业的40％。近年来，为促进建筑业可持续性发展，切实转变经济增长方式，提高工程质量，建筑行业高度重视推进建筑产业现代化的发展。实现建筑产业现代化，“像造汽车一样造房子”，将有大量的建筑构件由现场浇筑转变为工厂化生产。混凝土构件的工厂化生产方式对混凝土强度早期发展提出了更高要求，进而有利于加快模板周转、提高生产效率。
现有技术中，常用的做法是采用蒸养方式促进混凝土早期强度发展，但该方法增大了设备投入和运营成本，增加了能源消耗。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种具有减水与早强功能，掺入后可快速提高混凝土早期强度的混凝土早强剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种混凝土早强剂包括早强聚合物，所述早强聚合物的结构通式如下：
其中：聚合度n1为20-25，聚合度n2为60-75，聚合度n3为5-10，聚合度n4为7-15，重复单元数m为30-60；
所述早强聚合物的相对分子量为50000-60000。
一种如上所述的混凝土早强剂的制备方法包括如下步骤：
A.原料准备：按摩尔比1.0：(2.5-3.5)：(0.2-0.5)：(0.3-0.6)称取相应质量的单体A、单体B、单体C、单体D；
将三分之一质量的单体B、单体C、单体D和水搅拌均匀得单体溶液，待用；
将引发剂溶于水中搅拌均匀得引发剂溶液，待用；
将链转移剂和水搅拌均匀得链转移剂溶液，待用；
B.聚和反应：将单体A、剩余三分之二质量的单体B和水混合搅拌并加热升温；待混合物升温至40±2℃时，将步骤A所配制的引发剂溶液加入反应体系，搅拌5min后，将配制好的单体溶液和链转移剂溶液匀速滴加到反应体系中，滴完后继续保温0.5-1.5h，滴加及保温期间反应体系温度均控制在40±2℃；
C.中和：加入液碱溶液调节溶液体系pH值为6-8，然后加水稀释到含固量40％。
所述单体A为相对分子量为1200-2400的甲基烯基聚氧乙烯醚；
所述单体B为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐中的任意一种；
所述单体C为丙烯酰胺或马来酰亚胺；
所述单体D为2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯；
所述引发剂为浓硫酸、过硫酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵、双氧水中的任意一种或几种混合；
所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇或正十二烷基硫醇中的任意一种或几种混合。
进一步的，所述引发剂的用量为单体总质量的0.5-2.5％。
进一步的，所述链转移剂的用量为单体总质量的0.1-0.5％。
进一步的，所述步骤B中单体溶液和链转移剂溶液2.5-3h内匀速滴加到反应体系中，。
进一步的，所述步骤A中制备单体溶液使用的水、制备引发剂溶液的水、制备链转移剂使用的水和所述步骤B中加入的水的质量比为2：(1.2-1.8)：(0.2-0.8)：6，水的总用量为单体总质量的1-2倍。此优选的用水比例可使得聚合反应产率更优，但水的用量也可以为其它比例，只需将各组分溶解均匀即可，例如制备单体溶液时能将单体混合物配制为均匀流体即可。
进一步的，所述步骤C中使用的液碱为氢氧化钠水溶液和/或氢氧化钾水溶液。
本发明所制备的混凝土早强剂具有较高的减水率与优异的早强性能，当折固掺量为0.2％时，其减水率可达到30％以上，混凝土1d抗压强度比达到240％以上，3d抗压强度比达到220％以上。冬季预制构件生产时，可缩短蒸养时间2h以上，夏季生产时可免去蒸养工序，有利于大幅降低能耗，降低预制构件生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。所述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例一
将10g的甲基丙烯酸、1.94g马来酰亚胺、20.34g 2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯和51.7g去离子水搅拌均匀得单体溶液；将3.448g硫酸亚铁铵溶于38.8g去离子水中搅拌均匀得引发剂溶液；将0.862g正十二烷基硫醇和12.9g去离子水搅拌均匀得链转移剂溶液。
将120g相对分子量为1200的甲基烯基聚氧乙烯醚、20.1g甲基丙烯酸和155.1g去离子水混合搅拌并加热升温至40℃时，将配制好的引发剂溶液在3h内加入反应体系，搅拌5min后，将配制好的单体溶液和链转移剂溶液匀速滴加到反应体系中，滴完后继续保温1h，滴加及保温期间反应体系温度均控制在40℃；加入氢氧化钠水溶液调节溶液体系pH值为7.6，然后加去离子水稀释到含固量40％。
实施例二
将7.2g丙烯酸、1.42g丙烯酰胺、16.95g 2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯和84g去离子水搅拌均匀得单体溶液；将1.4g亚硫酸氢钠溶于58.8g去离子水中搅拌均匀得引发剂溶液；将0.84g巯基丙酸和25.2g去离子水搅拌均匀得链转移剂溶液。
将240g相对分子量为2400的甲基烯基聚氧乙烯醚、14.4g丙烯酸和252g去离子水混合搅拌并加热升温至38℃时，将配制好的引发剂溶液在2.5h内加入反应体系，搅拌5min后，将配制好的单体溶液和链转移剂溶液匀速滴加到反应体系中，滴完后继续保温0.5h，滴加及保温期间反应体系温度均控制在38℃；加入氢氧化钾水溶液调节溶液体系pH值为6.2，然后加去离子水稀释到含固量40％。
实施例三
将8.2g马来酸酐、3.55g丙烯酰胺、10.17g 2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯和65.5g去离子水搅拌均匀得单体溶液；将5.24g浓硫酸溶于52.4g去离子水中搅拌均匀得引发剂溶液；将0.218g巯基乙酸和13.1g去离子水搅拌均匀得链转移剂溶液。
将180g相对分子量为1800的甲基烯基聚氧乙烯醚、16.3g马来酸酐和196.4g去离子水混合搅拌并加热升温至42℃时，将配制好的引发剂溶液在2.5h内加入反应体系，搅拌5min后，将配制好的单体溶液和链转移剂溶液匀速滴加到反应体系中，滴完后继续保温1.5h，滴加及保温期间反应体系温度均控制在42℃；加入氢氧化钠水溶液调节溶液体系pH值为7.2，然后加去离子水稀释到含固量40％。
将实施例一制得的产品按照标准《混凝土外加剂》(GB8076-2008)进行性能测试，当折固掺量为0.2％时，其减水率可达到32％，混凝土1d抗压强度比达到245％，3d抗压强度比达到225％到245％，3d抗压强度比达到225％。

Claims (7)

1.一种混凝土早强剂，其特征在于：包括早强聚合物，所述早强聚合物的结构通式如下：
其中：聚合度n1为20-25，聚合度n2为60-75，聚合度n3为5-10，聚合度n4为7-15，重复单元数m为30-60；
所述早强聚合物的相对分子量为50000-60000。
2.一种如权利要求1所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A.原料准备：按摩尔比1.0：(2.5-3.5)：(0.2-0.5)：(0.3-0.6)称取相应质量的单体A、单体B、单体C、单体D；
将三分之一质量的单体B、单体C、单体D和水搅拌均匀得单体溶液，待用；
将引发剂溶于水中搅拌均匀得引发剂溶液，待用；
将链转移剂和水搅拌均匀得链转移剂溶液，待用；
B.聚和反应：将单体A、剩余三分之二质量的单体B和水混合搅拌并加热升温；待混合物升温至40±2℃时，将步骤A所配制的引发剂溶液加入反应体系，搅拌5min后，将配制好的单体溶液和链转移剂溶液匀速滴加到反应体系中，滴完后继续保温0.5-1.5h，滴加及保温期间反应体系温度均控制在40±2℃；
C.中和：加入液碱溶液调节溶液体系pH值为6-8，然后加水稀释到含固量40％。
所述单体A为相对分子量为1200-2400的甲基烯基聚氧乙烯醚；
所述单体B为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐中的任意一种；
所述单体C为丙烯酰胺或马来酰亚胺；
所述单体D为2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯；
所述引发剂为浓硫酸、过硫酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵、双氧水中的任意一种或几种混合；
所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇或正十二烷基硫醇中的任意一种或几种混合。
3.根据权利要求2所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂的用量为单体总质量的0.5-2.5％。
4.根据权利要求2所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：所述链转移剂的用量为单体总质量的0.1-0.5％。
5.根据权利要求2所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：所述步骤B中单体溶液和链转移剂溶液2.5-3h内匀速滴加到反应体系中，。
6.根据权利要求2所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：所述步骤A中制备单体溶液使用的水、制备引发剂溶液的水、制备链转移剂使用的水和所述步骤B中加入的水的质量比为2：(1.2-1.8)：(0.2-0.8)：6，水的总用量为单体总质量的1-2倍。
7.根据权利要求2所述的混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：所述步骤C中使用的液碱为氢氧化钠水溶液和/或氢氧化钾水溶液。
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