一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，按重量百分比包括含双键的聚醚单体40‑75wt％、不饱和羧酸单体10‑20wt％、不饱和醇及其衍生物单体3‑15wt％、氨基醇衍生物单体12‑25wt％。该外加剂通过将氨基醇衍生物单体与另外3种原料联用，解决了单组份材料相变温度窄、吸热能力有限的问题，适应各类大体积混凝土的施工控温要求，延缓温升速率，降低混凝土结构里表温差，减少表面开裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂及其制备方法
本专利技术属于混凝土建材
，特别是适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂。
技术介绍
随着现代混凝土的发展应用，大体积混凝土结构已广泛应用于各类超高层建筑、大跨度桥梁和工业建筑等结构中。高强度混凝土组分中的水泥水化放热造成混凝土内部温度快速上升，混凝土内外之间形成的温度梯度容易产生较大温度应力，导致温度裂缝的产生，此现象在大体积结构尤为显著，在高温季节大体积混凝土温峰甚至可超过70℃。为解决混凝土水化热温度对混凝土的不利影响，实际工程中通过在混凝土中加入外加剂，采用将混凝土水化热调控材料与减水剂通过化学接枝或物理复配的方式，在减水的同时调节水泥水化历程，降低水化放热速率，减少温度开裂。常用的水化热调控材料有淀粉糊精类高分子、无机盐类和吸热相变材料。糊精、蛋白类材料通过羟基与水分子缔合形成一层稳定的溶剂化水膜包裹在水泥颗粒表面，阻碍水泥水化反应。无机盐类水化温升抑制剂溶于水的物理反应或与水的化学反应都是吸热反应，可大量吸收水泥水化放出的热量，抑制水泥水化。采用相变材料吸收水泥水化的热量，降低水化热是目前新兴的一种技术手段。由于相变材料的吸热能力随着相变温度的提高而提高，单组分相变材料吸热效果好的相变温度也较高，不适于低温使用。同时传统相变材料采用的固体材质(如石蜡、石墨、纤维、多孔材料等)，也会对混凝体的结构和强度造成一定影响，给常规混凝土的预拌生产带来了不便，一定程度上限制了该技术的应用。因此，开发一种具有减水与降低水化热双重性质的大体积混凝土外加剂，使水泥水化温度上升速度减慢，对解决混凝土的强度以及开裂问题，改善混凝土耐久性非常具有意义。现有技术中，中国授权专利CN107868187A公开了一种低水化热聚羧酸减水剂的制备方法，通过采用不饱和羧酸或不饱和羧酸酐与醇胺、化合物A酰化酯化同时制备出具有酰胺基团的不饱和单体、具有氨基基团的不饱和单体及具有苯环和磷酸基团不饱和单体，再与酰化酯化时过量的不饱和羧酸或不饱和羧酸酐、不饱和磺酸盐、聚醚大单体共聚，在分子结构中引入了酰胺基团、氨基基团、磷酸基团、羧酸基团、磺酸基团及聚醚侧链和苯环，使得产品具有较高的初始减水率。本专利技术的制备方法制得的减水剂分子结构中含有酯基、苯基和磷酸基团，酯基在混凝土的碱性条件下水解，逐渐释放出具有减水功能的羧基和具有降低水化热的羟基苯基磷酸基团，能够有效的降低混凝土水化热。中国授权专利CN109734359A提供了一种大体积混凝土温升控制方法，通过添加一种水化热抑制剂来实现水化热控制，该水化热抑制剂是有50-70wt％的玉米淀粉和30-50wt％小麦淀粉通过干燥工艺糊化而成，该水化热抑制剂能讲大体积混凝土的生热速率控制在比较低的合理空间，并结合冷水管循环将大体积混凝土内部的热量带走，起到大幅控制大体积混凝土温升的作用。然而，上述这几种现有技术都存在相转变体系单一、相转变温度范围较窄的问题，限制了水化热材料的应用环境范围。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，具体通过以下技术实现。一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，按重量百分比包括含双键的聚醚单体40-75wt％、不饱和羧酸单体10-20wt％、不饱和醇及其衍生物单体3-15wt％、氨基醇衍生物单体12-25wt％；所述含双键的聚醚单体的化学结构式为：上述化学结构式中，R1和R2为氢原子、1-5个碳原子的烃基中的一种；X为氢原子、1-5个碳原子的烃基中的一种；R3O为1-5个碳原子的烷氧基中的一种，a为10-100；R4为氢原子、2-5个碳原子的烷基中的一种；所述不饱和羧酸单体的化学结构式为：上述化学结构式中，R5、R6、R7分别为氢原子、甲基、羧基中的一种；所述不饱和醇及其衍生物单体为烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯乙二醇、异丁烯醇、异戊烯醇中至少一种；所述氨基醇衍生物单体为3-氨基-1,2-丙二醇、三羟甲基氨基甲烷、5-氨基-1-羟甲基-环己基-1,2,3,4-四醇中的至少一种；所述外加剂的化学结构式为：上述化学结构式中，a、b、c、d分别为含双键的聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和醇及其衍生物单体、氨基醇衍生物单体，m、n、z分别为10-50。上述外加剂利用不饱和醇及其衍生物单体c和氨基醇衍生物单体d组成二元吸热相变体系，通过分子量和质量配比调节二元体系晶体的相变温度和吸热能力范围，解决单组份材料相变温度窄、吸热能力有限的问题，适应各类大体积混凝土的施工控温要求，延缓温升速率，降低混凝土结构里表温差，减少表面开裂现象。通过将含双键的聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和醇及其衍生物单体和氨基醇衍生物单体联用，能够形成协同作用。相比于只由含双键的聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和醇及其衍生物单体中的1-3种原料的制备成的外加剂，本专利加入氨基醇衍生物单体后能够扩宽相转变温度范围。优选地，所述外加剂的原料按重量份数包括含双键的聚醚单体60wt％、不饱和羧酸单体15wt％、丙烯乙二醇3wt％、三羟甲基氨基甲烷18wt％；所述含双键的聚醚单体的化学结构式中，R1为氢原子，R2为甲基；X为2个碳原子的烷基基团；R3O为2个碳原子的烷氧基，a＝54，R4为氢原子；所述不饱和羧酸单体的化学结构式中，R5为氢原子，R6为羧基，R7为甲基；所述外加剂的化学结构式中，m、z分别为10，n为50。优选地，所述外加剂的原料按重量份数包括含双键的聚醚单体75wt％、不饱和羧酸单体10wt％、甲基烯丙醇3wt％、5-氨基-1-羟甲基-环己基-1,2,3,4-四醇12wt％；所述含双键的聚醚单体的化学结构式中，R1和R2分别为5个碳原子的烃基；X为亚甲基；R3O为5个碳原子的烷氧基，a＝50，R4为2个碳原子的烷基基团；所述不饱和羧酸单体的化学结构式中，R5、R6、R7为甲基；所述外加剂的化学结构式中，m、z分别为50，n为10。优选地，所述外加剂的原料按重量份数包括含双键的聚醚单体40wt％、不饱和羧酸单体20wt％、甲基烯丙醇15wt％、5-氨基-1-羟甲基-环己基-1,2,3,4-四醇25wt％；所述含双键的聚醚单体的化学结构式中，R1和R2分别为氢原子或4个碳原子的烃基；X为氢原子；R3O为3个碳原子的烷氧基，a＝30，R4为氢原子；所述不饱和羧酸单体的化学结构式中，R5、R6、R7均为氢原子；所述外加剂的化学结构式中，m、z分别为20，n为30。一种权利要求1所述的适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂的制备方法，包括以下步骤：S1、取含双键的聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和醇及其衍生物单体混匀，在60-80℃下反应1h，然后降温至40-50℃，得混合液；S2、在步骤S1所得混合液中滴加所述氨基醇衍生物单体及占氨基醇衍生物质量2-10wt％的维生素C，反应后降温并调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，其特征在于，按重量百分比包括含双键的聚醚单体40-75wt％、不饱和羧酸单体10-20wt％、不饱和醇及其衍生物单体3-15wt％、氨基醇衍生物单体12-25wt％；/n所述含双键的聚醚单体的化学结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，其特征在于，按重量百分比包括含双键的聚醚单体40-75wt％、不饱和羧酸单体10-20wt％、不饱和醇及其衍生物单体3-15wt％、氨基醇衍生物单体12-25wt％；
所述含双键的聚醚单体的化学结构式为：



上述化学结构式中，R1和R2为氢原子、1-5个碳原子的烃基中的一种；X为氢原子、1-5个碳原子的烃基中的一种；R3O为1-5个碳原子的烷氧基中的一种，a为10-100；R4为氢原子、2-5个碳原子的烷基中的一种；
所述不饱和羧酸单体的化学结构式为：



上述化学结构式中，R5、R6、R7分别为氢原子、甲基、羧基中的一种；
所述不饱和醇及其衍生物单体为烯丙醇、甲基烯丙醇、丙烯乙二醇、异丁烯醇、异戊烯醇中至少一种；
所述氨基醇衍生物单体为3-氨基-1,2-丙二醇、三羟甲基氨基甲烷、5-氨基-1-羟甲基-环己基-1,2,3,4-四醇中的至少一种；
所述外加剂的化学结构式为：



上述化学结构式中，a、b、c、d分别为含双键的聚醚单体、不饱和羧酸单体、不饱和醇及其衍生物单体、氨基醇衍生物单体，m、n、z分别为10-50。


2.根据权利要求1所述的适用于降低大体积混凝土水化热的外加剂，其特征在于，按重量份数包括含双键的聚醚单体60wt％、不饱和羧酸单体15wt％、丙烯乙二醇3wt％、三羟甲基氨基甲烷18wt％；
所述含双键的聚醚单体的化学结构式中，R1为氢原子，R2为甲基；X为2个碳原子的烷基基团；R3O为2个碳原子的烷氧基，a＝54，R4为氢原子；
所述不饱和羧酸单体的化学结构式中，R5为氢原子，R6为羧基，R7为甲基；
所述外加剂的化学结构式中，m、z分别为10，n为50。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴，郑涛，赵日煦，高飞，熊龙，邢菊香，
申请(专利权)人：中建商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42