一种自密实超高性能混凝土用外加剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种自密实超高性能混凝土用外加剂及其制备方法，属于混凝土外加剂。

背景技术：

1、混凝土是一种水泥基的复合材料，它主要由胶凝材料(主要包括水泥、掺合料)、粗细集料、外加剂和水按一定比例组成，经过(人工或机械)搅拌再振捣成型，然后在特定的养护条件下进行养护而形成的人造石材。混凝土是建筑材料当中使用量最大的，也是在当今使用最广泛的，与其他的建筑材料相比，混凝土的原材料来源特别丰富、成本比较低、生产工艺简单，同时还具有耐久性好、耐火性好等优点，以及适应性强、使用方便等优势。

2、超高性能混凝土(uhpc)通常是指强度不小于100mpa的混凝土，由于其具有耐久性强、韧性高、强度高、水胶比低等优异特点而成为了当前混凝土技术的主要研究热点；超高性能混凝土可符合超大跨径结构、超高层结构等恶劣情况的要求，也被誉为“21世纪混凝土”。但是，随着当前建筑混凝土工程正在朝着高层化、复杂化、大型化的方向发展，且钢筋混凝土体的施工难度日益增大，导致存在着混凝土振捣困难的问题，严重影响了工程项目的质量；与此同时，混凝土振捣也带来较大的噪声污染。有鉴于此，亟待开发无需振捣成型、且施工成本较低的自密实超高性能混凝土；自密实超高性能混凝土是在自密实混凝土技术与超高性能混凝土(uhpc)技术的基础之上发展起来的。

3、自密实超高性能混凝土与大流动性的超高性能混凝土相比，存在着较大的不同之处，对外加剂的性能具有较高要求。首先，相对于uhpc，自密实超高性能混凝土的剪切应力、结构黏度明显会更大，可在水泥浆中均匀分布粗细骨料，且使之呈现出均匀流动的状态，即便是通过超高泵送，自密实功能仍然较强；其次，在自密实超高性能混凝土初凝后，混凝土内部水分会被水泥水化吸收，进而出现自收缩的现象，而混凝土在毛细管张力、模板约束、钢筋约束等作用下往往会呈现出开裂现象。

4、自密实超高性能混凝土需要具备间隙通过性、抗分离稳定性、大流动性、填充性等特性，故对外加剂也会有一定的要求，包括外加剂的黏滞阻力要小、外加剂的减水率要高、外加剂要与水泥具备较佳的适应性。目前缺乏对适配自密实超高性能混凝土的高性能外加剂相关研究，因此亟待开发一种具备上述功能的自密实超高性能混凝土用外加剂，采用该外加剂，可以有效改善自密实超高性能混凝土的各项性能，提高强度、降低黏度、减小收缩、提高耐久性，有助于推动其在大体积混凝土结构中的应用与发展。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种自密实超高性能混凝土用外加剂，所述外加剂黏滞阻力小、减水率高、与水泥适应性好，所述外加剂添加在自密实超高性能混凝土中能够显著提高混凝土的强度和耐久性，降低黏度，减小收缩；

2、本发明的目的之二在于提供一种自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法。

3、为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

4、一种自密实超高性能混凝土用外加剂，所述外加剂的原料组成及其摩尔比如下：

5、

6、其中，所述功能单体的原料组成及其摩尔比如下：

7、

8、

9、优选的，所述还原剂为吊白块或e51型环氧树脂。

10、一种本发明所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，所述方法步骤如下：

11、(1)在40～50℃反应温度下，将异戊烯基聚氧乙烯醚和去离子水按照质量比1:1搅拌至异戊烯基聚氧乙烯醚完全溶解并混合均匀；先加入马来酸酐，搅拌至马来酸酐完全溶解并混合均匀，再加入过氧化氢，搅拌混合均匀，得到反应溶液a；

12、(2)将一缩二丙二醇和二乙二醇单丁醚加热搅拌混合均匀，然后同时加入甲基丙烯酸和对甲苯磺酸，在110～120℃下通氮气搅拌1.5～2h，得到功能单体；降至室温后加入与功能单体等质量的去离子水稀释，得到功能单体溶液；

13、将丙烯酸、丁基缩水甘油醚和去离子水混合后搅拌均匀，丙烯酸和丁基缩水甘油醚质量之和与去离子水的质量比为1:1，得到溶液b；

14、将还原剂、巯基丙酸和去离子水混合后搅拌均匀，还原剂和巯基丙酸质量之和与去离子水的质量比为1:1，得到溶液c；

15、(3)在30～35℃下，同时将功能单体溶液、溶液b和溶液c匀速滴加到溶液a中，其中功能单体的滴加时间为2.5～3h，溶液b滴加时间为2.5～3h，溶液c滴加时间为3～3.5h，滴加结束后在30℃下保温1～1.5h；加入naoh调节ph值至中性，得到所述自密实超高性能混凝土用外加剂。

16、优选的，步骤(1)中，将异戊烯基聚氧乙烯醚和去离子水搅拌1～1.5h；加入马来酸酐搅拌20～30min；加入过氧化氢搅拌20～30min。

17、优选的，步骤(2)中，将一缩二丙二醇和二乙二醇单丁醚加热至110～120℃，搅拌20～30min。

18、优选的，步骤(3)中，调节ph值至中性后，加入去离子水，将所述自密实超高性能混凝土用外加剂的固含量调节为15％～35％。

19、有益效果

20、(1)本发明提供了一种自密实超高性能混凝土用外加剂，所述外加剂通过引入丁基缩水甘油醚(bge)，增强了所述外加剂与水泥颗粒之间的吸附作用，更多的吸附量有利于在水泥颗粒表面形成“厚实”的吸附膜，增加水泥颗粒之间的润滑性，从而降低水泥浆体的粘度；并且，所述功能单体中的二乙二醇单丁醚(dgbe)中含有憎水基团甲基，与异戊烯基聚氧乙烯醚(tpeg)之间产生协同作用，能够降低异戊烯基聚氧乙烯醚(tpeg)分子结构的亲水亲油性值，减少其与水生成结合水，可以释放出一定量的自由水，更能够舒展外加剂的分子链，使其能够大量快速吸附在混凝土表面，从而使添加了本发明所述外加剂的混凝土表现出低粘度和高流动性。

21、(2)本发明提供了一种自密实超高性能混凝土用外加剂，所述外加剂的功能单体中的二乙二醇单丁醚(dgbe)和一缩二丙二醇(dpg)能够大幅度降低混凝土气-液的表面张力和改善硬化水泥浆体的孔结构，从而减缓内部孔隙中水分的蒸发速度，降低由于毛细孔失水而产生的毛细管张力，从而实现低收缩作用，减少混凝土收缩。

22、(3)本发明提供了一种自密实超高性能混凝土用外加剂，添加所述外加剂的自密实超高性能混凝土具有良好的流动性、低粘度、高减缩以及高减水率等特点，可以大幅减少所述混凝土内部缺陷的产生，提高所述混凝土的密实度，进而提高所述混凝土的力学性能和耐久性。

23、(4)本发明提供了一种自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，所述制备方法通过限定功能单体的滴加时间为2.5～3h，溶液b滴加时间为2.5～3h，溶液c滴加时间为3～3.5h，通过调节匀速滴加速度调节反应速率，避免因为滴加速度太快会导致反应过快，进而温度升温过快，造成反应不充分；所述制备方法工艺步骤简单，适合批量化工业生产。

技术特征：

1.一种自密实超高性能混凝土用外加剂，其特征在于：所述外加剂的原料组成及其摩尔比如下：

2.根据权利要求1所述一种自密实超高性能混凝土用外加剂，其特征在于：所述还原剂为吊白块或e51型环氧树脂。

3.一种如权利要求1或2所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

4.根据权利要求3所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将异戊烯基聚氧乙烯醚和去离子水搅拌1～1.5h；加入马来酸酐搅拌20～30min；加入过氧化氢搅拌20～30min。

5.根据权利要求3所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将一缩二丙二醇和二乙二醇单丁醚加热至110～120℃，搅拌20～30min。

6.根据权利要求3所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，调节ph值至中性后，加入去离子水，将所述自密实超高性能混凝土用外加剂的固含量调节为15％～35％。

7.根据权利要求3所述自密实超高性能混凝土用外加剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将异戊烯基聚氧乙烯醚和去离子水搅拌1～1.5h；加入马来酸酐搅拌20～30min；加入过氧化氢搅拌20～30min；步骤(2)中，将一缩二丙二醇和二乙二醇单丁醚加热至110～120℃，搅拌20～30min；步骤(3)中，调节ph值至中性后，加入去离子水，将所述自密实超高性能混凝土用外加剂的固含量调节为15％～35％。

技术总结
本发明涉及一种自密实超高性能混凝土用外加剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。所述外加剂由以下摩尔比的原料组成：异戊烯基聚氧乙烯醚1.0～1.2、过氧化氢0.06～0.1、丙烯酸2.8～3.2、功能单体0.1～0.12、巯基丙酸0.02～0.03、还原剂0.015～0.025、马来酸酐1.1～1.5、丁基缩水甘油醚0.8～1.2；其中，所述功能单体由以下摩尔比的原料组成：一缩二丙二醇1.0～1.2、二乙二醇单丁醚1.0～1.2、甲基丙烯酸3.0～3.6、对甲苯磺酸1.0～1.2；所述外加剂可以有效改善自密实超高性能混凝土的各项性能，提高强度、降低黏度、减小收缩、提高耐久性。

技术研发人员：唐亮,张晓奇,陈兴元,张发盛,李国友,刘亚奎,汪登,孙凯利
受保护的技术使用者：中建工程产业技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15