一种混凝土掺合料用强化改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种混凝土掺合料用强化改性剂及其制备方法，所述制备方法主要是以丙烯酰胺、丙烯醇、丙烯酸、烯丙基(二异丙基氨基)二氢硅烷，四种功能性单体在氧化还原引发体系下，经超声乳化下的乳液聚合过程形成共聚物溶液，然后在该共聚物溶液中加入偏硅酸钠、乙二胺四乙酸四钠两种辅助剂，搅拌、溶解后，即得所述混凝土掺合料用强化改性剂。本发明专利技术能够提升掺合料的水化极限，提升水化速度，同时对非活性掺合料能加强其被水泥胶结的能力，促进水泥水化产物，如C

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土掺合料用强化改性剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，特别地，涉及一种混凝土掺合料用强化改性剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土掺合料在混凝土中作为胶凝材料使用。目前商品混凝土常用的混凝土掺合料有粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉。这些掺合料本身在混凝土中的性质决定了它们能占胶凝材料的总量不超过45%，单种掺合料掺加量一般不超过30%，甚至于石灰石粉这种被认为是不具有胶结活性的掺合料，掺入量被严格限制在了20%以内。以上限制的根本原因是因为掺合料的活性不足。根据国家标准的定义，掺合料的活性被规定为水泥与掺合料混合后，与标准砂拌和为胶砂经养护后的强度与纯粹水泥不混合掺合料的胶砂的强度的比值。上述常用的掺合料中，只有矿粉的活性能达到95%以上，称为S95级矿粉。其它掺合料的活性往往只有70
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80%，石灰石粉的活性甚至只有60
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70%。
[0003]掺合料活性不足的原因，主要是其没有胶结能力，或者胶结能力不足。胶结能力不足主要体现在以下两方面：具有一般水硬性或可与碱性物质共同构成水硬性的材料（例如钢渣粉、粉煤灰等），活性低的主要原因是水化能力不足；而自身不具有水硬性的材料（例如石灰石粉、磨细硅砂等），活性低的主要原因是与胶凝材料的胶结性不足，胶凝材料（主要是水泥）产生的C
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S
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H凝胶难以渗透入掺合料微粉颗粒的孔隙中，无法将其胶结，这样的性质甚至对混凝土强度无益而有害。
[0004]当前市面上对于混凝土掺合料实现活性提升的助剂一般是助磨剂或者相类似的活化剂（例如三乙醇胺），但是相关产品一般作用是通过螯合包括掺合料在内的胶凝材料表面的钙离子，增大其溶解度，使其提前达到完全水化，进而提升掺合料的活性指数。然而，此类产品并不能够改变掺合料水化能力不足的问题，只是通过增加钙离子溶解度，诱导其提前完成水化过程，比较一般不添加助磨剂而缓慢溶解水化的过程，在28天时具有更高的水化程度，因此提升了掺合料的活性。但其并不能改变掺合料总的水化能力不足的问题，在90天时，胶砂强度增长的差值就比不添加助磨剂的掺合料更差。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术在存在的技术问题，本专利技术提供了一种混凝土掺合料用强化改性剂及其制备方法。本专利技术主要通过改变掺合料表面性质、孔隙性质，实现提升掺合料的胶结能力（或被胶结能力），实现掺合料活性的极大提升。本专利技术通过复合表面改性剂与复合表面活性剂结合，通过打破掺合料表面硅氧四面体与结构、夺取表面钙离子，同时提升表面活性。本专利技术能够提升掺合料的水化极限，提升水化速度，同时对非活性掺合料能加强其被水泥胶结的能力，促进水泥水化产物，如C
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S
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H凝胶充分覆盖掺合料表面、内部孔隙。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种混凝土掺合料用强化改性剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步、取丙烯酸15份、取丙烯酰胺25
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35份、丙烯醇25
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35份、硫酸亚铁1份，溶解于240份水中，在反应器内搅拌均匀，加热至60℃得到基液；第二步、取5
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15份烯丙基(二异丙基氨基)二氢硅烷、0.2份巯基乙醇、1份过硫酸铵、50份水，搅拌混合后使用超声乳化器进行乳化，乳化后得到A乳浊液；第三步、将A乳浊液在120分钟内向基液中匀速滴入反应器中，期间在60
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75℃下保持超声乳化器工作并不断搅拌；滴加完成后继续搅拌至少搅拌60分钟，得到B聚合物；第四步、向反应器内加入1
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2份偏硅酸钠、1
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2份乙二胺四乙酸四钠（简称EDTA
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4Na），充分搅拌、溶解后，即得掺合料用强化改性剂。
[0007]进一步的，第一步中，丙烯酰胺为30份，丙烯醇为30份。
[0008]进一步的，第二步中，烯丙基(二异丙基氨基)二氢硅烷为10份。
[0009]进一步的，得到的B聚合物的分子量为2万
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5万。
[0010]本专利技术还提供了一种混凝土掺合料用强化改性剂，根据上述的一种混凝土掺合料用强化改性剂的制备方法制备而成。
[0011]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术制得的混凝土掺合料用强化改性剂，通过改变掺合料表面性质、孔隙性质，实现提升掺合料的胶结能力（或被胶结能力），实现掺合料活性的极大提升。其中，合成的B聚合物（简称PAAA）兼具表面活性、配位性、键合性（能够结合二氧化硅表面的游离氧），在提高掺合料活性方面起着关键的作用。
[0012]具体的，B聚合物PAAA中含有羧酸基团，提供了良好的表面活性，同时对掺合料颗粒起到分散作用，打破掺合料颗粒的絮凝结构，使其充分分散在水泥基浆体中，增强了水泥与其的接触面积，增加了水泥对其的胶结能力。
[0013]B聚合物PAAA中的羧酸基团和羟基起到了一定程度上的助磨作用，在研磨过程中提供负电中和颗粒表面正电，同时吸附在表面阻止破碎颗粒重新聚拢。此外，B聚合物PAAA中的羧酸基团和羟基，还能够与正在水化过程中的硅酸二钙和硅酸三钙中存在的OH
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形成氢键，促使水化硅酸钙晶体生长方向沿着掺合料颗粒表面以及内部孔隙生长。这是由于聚合物分子已经吸附在掺合料颗粒表面以及内部孔隙壁上了，对晶体生长具有一定的引导作用。
[0014]B聚合物PAAA中的酰胺基团中的氮原子具有孤对电子，能够很好的对钙离子进行配位，增加掺合料表面钙离子的溶解度。这个过程在EDTA
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4Na的参与下进行，EDTA夺取稳定在晶体表面的钙离子，将其稳定螯合，打破晶体表面平衡的稳定性后，丙烯胺按残基上的N原子便可发挥作用。钙离子的溶解度增加，可使得颗粒内部更多的介质参与水化反应，从而使水化反应更快、更彻底进行。
[0015]B聚合物PAAA中由烯丙基(二异丙基氨基)二氢硅烷（简称ADDS）引入的硅原子，在氮原子与钙离子配位后，能够与硅氧化物（如二氧化硅或硅氧玻璃体）表面新生的末端Si
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O游离O原子形成Si
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O
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Si，将聚合物分子固定在掺合料颗粒表面，同时打破了Si
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O四面体的有序性，迫使稳定的(CaO)x(SiO2)y晶体与水化过程中的碱发生作用，同时有助于硅烷基团中的硅原子进入[SiO4]四面体，参与到C
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S
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H凝胶的生成过程中，改变了原有不能水化的矿物的性质，增加了参与水化反应的物质，使水化程度更彻底。在粉磨过程中，由于颗粒不断产生新生表面，所以具有大量的游离O原子在新生表面上供硅结合。
[0016]2、本专利技术在合成B聚合物PAAA后，加入1
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2份偏硅酸钠、1
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2份EDTA
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4Na进行混合复配。其中，偏硅酸钠一方面是提供碱性环境，另一方面可以起到临时占据新生表面的[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土掺合料用强化改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、取丙烯酸15份、取丙烯酰胺25
‑
35份、丙烯醇25
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35份、硫酸亚铁1份，溶解于240份水中，在反应器内搅拌均匀，加热至60℃得到基液；第二步、取5
‑
15份烯丙基(二异丙基氨基)二氢硅烷、0.2份巯基乙醇、1份过硫酸铵、50份水，搅拌混合后使用超声乳化器进行乳化，乳化后得到A乳浊液；第三步、将A乳浊液在120分钟内向基液中匀速滴入反应器中，期间在60
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75℃下保持超声乳化器工作并不断搅拌；滴加完成后继续搅拌至少搅拌60分钟，得到B聚合物；第四步、向反应器内加入1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李镓睿，张祖华，甄彧，郑伟，周恩涛，徐威武，
申请(专利权)人：湖南凝英新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：