一种超高性能混凝土用减缩剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土用减缩剂及其制备方法，该减缩剂以马来酸酐、聚乙二醇及其衍生物、聚丙二醇及其衍生物为主要原料，在催化剂作用下，通过酯化、聚合反应制备。制备方法步骤为：(1)酯化：将马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质在催化剂作用下酯化反应，得到化合物A溶液；(2)聚合：向A溶液中分别滴加过硫酸盐溶液，并控制反应温度在50～60℃之间反应1～4小时；(3)中和：反应结束冷却至室温，加入碱调整溶液pH至6～7，即得到超高性能混凝土用减缩剂。本发明专利技术的超高性能混凝土用减缩剂不仅对混凝土早期塑性收缩具有明显抑制效果，而且掺量低、对凝结时间无明显影响，并能与聚羧酸减水剂协同使用。

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土用减缩剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土外加剂
，特别是一种超高性能混凝土用减缩剂及其制备方法。
技术介绍
超高性能混凝土(UHPC)具有优良的力学性能和耐久性能，能满足现代工程结构朝更高、更长、更轻的方向发展，目前在大跨度桥梁结构及薄壁结构中的应用得到了国内外专家学者的广泛认可。由于UHPC水胶比低、胶凝材料用量大、矿物掺合料比例高、粗骨料掺量低等特点，使得其在凝结硬化以及硬化后服役过程中伴随着较大的自收缩。因收缩所产生的内部应力会加剧混凝土构件开裂风险，影响其耐久性。如何有效控制UHPC的收缩，提高其应用性能受到国内外广泛关注。减缩剂具有良好的降低混凝土收缩作用，是防止水泥基材料产生裂缝的有效的措施之一，其通过降低混凝土内部毛细孔溶液的表面张力减少溶液水分蒸发，从而降低混凝土的收缩应力，改善混凝土开裂问题。目前水泥基材料用减缩剂主要以小分子醇类、醚类、有机醇胺类为主。醇类减缩剂包括二级醇、三级醇及其同系物，此类物质沸点较低，易挥发，易燃，在工程实际中使用不方便且掺量大，缓凝性重；醚类减缩剂主要有乙二醇醚，聚氧乙烯基醚，聚氧乙烯烷基醚等，这类物质在减缩效果相对要好，但是大部分醚易挥发，有刺激性气味，对操作人员健康有危害，且与聚羧酸减水剂的存在相容性问题；而烷醇胺类减缩剂价格昂贵，导致应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术针对传统小分子减缩剂掺量高、缓凝剂重，影响混凝土强度且与聚羧酸减水剂相容性差的问题，提供了一种超高性能混凝土用减缩剂及其制备方法。本专利技术提供的超高性能混凝土用减缩剂，以马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质作为原料，通过酯化和聚合反应制成，其中，马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质的摩尔比为1:1:0.2～1:2:0.5。所述聚乙二醇类物质为聚丙二醇及其衍生物。优选的是，聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇单甲醚中的一种。所述聚丙二醇类物质为聚丙二醇及其衍生物。优选的是，所述聚丙二醇类物质为聚丙二醇、聚丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丁醚中的一种。所述催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种，用量为原料总质量的1～3％。所述超高性能混凝土用减缩剂的制备方法，步骤如下：(1)酯化：将马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质加入反应容器内，搅拌均匀后，在1～2小时内滴加完毕催化剂，然后在40～70℃反应4～8小时，反应结束冷却至室温得到化合物A溶液；(2)聚合：向A溶液中分别滴加过硫酸盐溶液，1.5～2.5小时内滴加完毕，并控制反应温度在50～60℃之间，继续反应1～4小时。所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种，过硫酸盐用量为A溶液的0.5％～1％(3)中和：反应结束冷却至室温，加入碱调整溶液pH至6～7，即得到超高性能混凝土用减缩剂。所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、二乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的任意一种或多种。本专利技术制备的超高性能混凝土用减缩剂具有如下结构：制备反应过程如下：式中，R1，R2为C1～C4烷基或H，可以为-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH2CHCH3OH中的一种，m，n为整数，m取值5～40，n取值5～25，a:b＝1～5。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：(1)本专利技术制备的混凝土减缩剂为水溶性聚合物，不易挥发，无可燃性，工程应用更加方便。(2)本专利技术制备的混凝土减缩剂对混凝土凝结时间、后期强度无明显负面影响。(3)本专利技术制备的混凝土减缩剂相比传统小分子醇类减缩剂，应用时掺量更低，减缩效果更加明显。(4)本专利技术制备的混凝土减缩剂与聚羧酸减水剂及其功能助剂具有较好的相容性，不会造成聚羧酸减水剂减水率降低。(5)本专利技术所涉及的原料便宜易得，合成过程简便且环境友好，适合推广应用。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做更进一步的说明。实施例1一种超高性能混凝土用减缩剂的制备方法：(1)将98g马来酸酐、120g二乙二醇单甲醚、90g丙二醇单甲醚加入反应容器内，搅拌均匀后，加入3g对甲苯磺酸，然后在70℃反应4小时，反应结束冷却至室温得到化合物A溶液；(2)取A溶液40g加入160g去离子水，60℃水浴反应，然后向A溶液中滴加过硫酸铵溶液，滴加时间控制在2h；(3)过硫酸铵溶液滴加完毕后继续反应1小时，反应结束冷却至室温，加入二乙醇胺调整溶液pH至6-7，得到的产物即为超高性能混凝土用减缩剂。实施例2一种超高性能混凝土用减缩剂的制备方法：(1)将98g马来酸酐、60g二乙二醇单甲醚、50g二乙二醇单乙醚、70g二丙二醇单甲醚加入反应容器内，搅拌均匀后，加入1g硫酸，1.5g对甲苯磺酸，然后在60℃反应2小时，反应结束冷却至室温得到化合物A溶液；(2)取A溶液60g加入340g去离子水，60℃水浴反应，然后向A溶液中滴加过硫酸钾溶液，滴加时间控制在1.5小时；(3)过硫酸钾溶液滴加完毕后继续反应1小时，反应结束冷却至室温，加入三乙醇胺调整溶液pH至6-7，得到的产物即为超高性能混凝土用减缩剂。实施例3一种超高性能混凝土用减缩剂的制备方法：(1)将98g马来酸酐、90g乙二醇单乙醚、81g二丙二醇单乙醚加入反应容器内，搅拌均匀后，加入1g盐酸，1g对甲苯磺酸，然后在55℃反应2小时，反应结束冷却至室温得到化合物A溶液；(2)取A溶液80g加入240g去离子水，55℃水浴反应，然后向A溶液中滴加过硫酸钠溶液，滴加时间控制在1.5小时；(3)过硫酸钠溶液滴加完毕后继续反应1小时，反应结束冷却至室温，加入二乙醇单异丙醇胺调整溶液pH至6-7，得到的产物即为超高性能混凝土用减缩剂。实施例4一种超高性能混凝土用减缩剂的制备方法：(1)将98g马来酸酐、85g聚乙二醇单甲醚(Mw＝300g)、81g二丙二醇单乙醚加入反应容器内，搅拌均匀后，加入1g盐酸，1g对甲苯磺酸，然后在55℃反应2小时，反应结束冷却至室温得到化合物A溶液；(2)取A溶液80g加入240g去离子水，55℃水浴反应，然后向A溶液中滴加过硫酸钠溶液，滴加时间控制在1.5小时；(3)过硫酸钠溶液滴加完毕后继续反应1小时，反应结束冷却至室温，加入二乙醇单异丙醇胺调整溶液pH至6-7，得到的产物即为超高性能混凝土用减缩剂。实施例5一种超高性能混凝土用减缩剂的制备方法：(1)将98g马来酸酐、95g聚丙二醇单乙醚(Mw＝800g)、70g二丙二醇单甲醚加入反应容器内，搅拌均匀后，加入1g硫酸，1g对甲苯磺酸，然后在55本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，以马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质作为原料，通过酯化和聚合反应制成，其中，马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质的摩尔比为1:1:0.2～1:2:0.5。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，以马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质作为原料，通过酯化和聚合反应制成，其中，马来酸酐、聚乙二醇类物质、聚丙二醇类物质的摩尔比为1:1:0.2～1:2:0.5。


2.如权利要求1所述的超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，所述聚乙二醇类物质为聚丙二醇及其衍生物。


3.如权利要求2所述的超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇单甲醚中的一种。


4.如权利要求1所述的超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，所述聚丙二醇类物质为聚丙二醇及其衍生物。


5.如权利要求4所述的超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，所述聚丙二醇衍生物为聚丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丁醚中的一种。


6.如权利要求1所述的超高性能混凝土用减缩剂，其特征在于，所述催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种，用量为原...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，高育欣，杨文，张磊，曾超，王福涛，
申请(专利权)人：中建西部建设建材科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51