CN112920411A - 一种混凝土粘度调节剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种混凝土粘度调节剂，其结构包括以下3个部分：由有机硅结构单元A以及聚醚单元B所构成的主链；设置在主链侧边设置有含有氮原子的侧链C；连接在主链以及侧链尾端的硼硅活性端D。本发明克服了现有技术中的混凝土粘度调节剂无法同时适配中低标高以及高标号的混凝土的粘度调节，适用范围较窄的缺陷，能够同时适用于中低标高以及高标号的混凝土的粘度调节，应用场景较宽。

Description

一种混凝土粘度调节剂

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种混凝土粘度调节剂。

背景技术

混凝土粘度是影响混凝土泵送施工性能的关键因素，粘度调节剂的开发应用对混凝土工作性能的稳定性有重要的意义。混凝土粘度调节剂是用于调节混凝土粘度、改善混凝流变性。无论是在普通低标号混凝士还是高强高性能混凝土的配制中，混凝土粘度调节剂的应用，都能够极大地提高混凝土的施工性能，在保证混凝土力学性能的同时，大大提高了混凝土的工作性能。混凝土粘度调节剂的研究与应用，满足了当前高性能混凝土的需求，有利于促进混凝土高性能化的发展。

现有技术中的粘度调节剂通常可以分为混凝土增黏剂以及混凝土降粘剂，但是其两者在使用过程中的使用场景都比较有限，其中混凝土增黏剂其适用于中低等级强度混凝土中，其可以增加混凝土的粘度，防止离析、泌水现象的发生，从而提高混凝土体系的稳定性。而混凝土降粘剂通常适用于高标号的混凝土，由于高标号的混凝土的混凝土的泵送性能较差，传统粘度调节剂受制于其自身功能的局限性，无法改善高标号混凝土的粘度。因此，现有的混凝土粘度调节剂无法同时适配中低标高以及高标号的混凝土的粘度调节。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的混凝土粘度调节剂无法同时适配中低标高以及高标号的混凝土的粘度调节，适用范围较窄的缺陷，因此提供了一种混凝土粘度调节剂，使得其能够同时适配各种标号的混凝土。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种混凝土粘度调节剂，其结构包括以下3个部分：

由有机硅结构单元A以及聚醚单元B所构成的主链；

设置在主链侧边设置有含有氮原子的侧链C；

连接在主链以及侧链尾端的硼硅活性端D。

作为优选，所述有机硅结构单元A的结构通式如下所示：

其中R1、R2、R3分别为甲基、乙基、苯基、乙烯基或者氢中的任意一种。

作为优选，有机硅结构单元A中m与n的比值为(10～50)：1。

作为优选，述聚醚单元B的结构通式如下：

其中R4为甲基、乙基或者氢中的任意一种。

作为优选，聚醚单元B中p与q的比值为(10～50)：1。

作为优选，有机硅结构单元A与聚醚单元B的摩尔比为1:(2～5)。

作为优选，所述侧链C的的结构通式如下：

且k的范围在5～10。

作为优选，述硼硅活性端D的的结构通式如下：

其中R5、R6分别为甲基、乙基、苯基或者氢中的任意一种，且v的范围在3～10。

作为优选，所述混凝土粘度调节剂的数均分子量在20000～400000之间。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中的混凝土粘度调节剂为高分子聚合物，其主链由有机硅结构单元以及聚醚单元构成，其中有机硅结构单元具有一定的疏水性能，而聚醚单元则具有亲水性能，从而整个粘度调节剂的主链结构具有半疏水半亲水的效果，使得其主链本身还具有一定的表面活性剂的效果，使得混凝土中的各个组分能够更加稳定的混合。此外，由于从而其能够降低体系的表面活性能，当其加入到混凝土中后能够在一定程度下调节混凝土的粘度。

(2)本发明中的主链的侧边还设置有丰富的侧链结构，使得其具有优异的吸附性能，使得聚合物在水泥颗粒表面上吸附密度更高，吸附层的厚度增加，从而能够明显降低屈服应力，从而起到改善混凝土粘度的作用，从而同时具备了分散和降粘的功能，且能够与聚羧酸减水剂的适应性良好，使得低水胶比下的施工性能更加稳定。因此，对于高等级强度混凝土性能的改善具有显著的效果，使得其在剪切状态下的流变性能有效提升，达到易于泵送施工的粘度要求。

(3)而本发明在主链以及侧链尾端还设置有硼硅活性端，硼硅活性端之间可以相互连接，从而在不搅拌的情况下形成交联网络结构，提升了整体的粘度。而在水性体系的剪切作用下这种交联网络可以被破坏，从而粘度又可以降低，使得泵送性能大大提升。等到泵送完毕后又可以重新形成交联网络，将混凝土紧紧的各组分紧紧包覆，在一起而不会出现离析的现象，从而大大提升了混凝土固化后的强度。

(4)同时，硼硅活性端中的硼原子与侧链中的氮原子能够形成类似于氢键的不稳定作用力，从而使得其在静止状态下的粘度能够提升，而在剪切作用下这种不稳定作用力便会分解，从而粘度降低便于泵送，待到泵送完毕后这种类似于氢键的不稳定作用力便又会重新形成，有效提升了混凝土的整体稳定性。

(5)本发明中的侧链结构为聚丙烯酰胺结构，在适宜的低浓度下，聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构，链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点，而其又是假塑性流体，具有剪切变稀的特点从而便于泵送。

(6)本发明中的硼硅活性端的末端为一个硼酸结构，三个硼硅活性端可以在失水条件下形成硼氧六环结构，有效提升固化后混凝土的力学强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

总实施例

一种混凝土粘度调节剂，其其结构包括以下3个部分：

由有机硅结构单元A以及聚醚单元B所构成的主链；

设置在主链侧边设置有含有氮原子的侧链C；

连接在主链以及侧链尾端的硼硅活性端D。

其结构通式如下式(Ⅴ)所示：

式(Ⅴ)

其中：其中有机硅结构单元A中R1、R2、R3分别为甲基、乙基、苯基、乙烯基或者氢中的任意一种，且m与n的比值为(10～50)：1。

聚醚单元B中R4为甲基、乙基或者氢中的任意一种，且p与q的比值为(10～50)：1。

有机硅结构单元A与聚醚单元B的摩尔比为1:(2～5)。

侧链C中k的范围在5～10。

硼硅活性端D中R5、R6分别为甲基、乙基、苯基或者氢中的任意一种，且v的范围在3～10。

本发明中的混凝土粘度调节剂为高分子聚合物，其主链由有机硅结构单元以及聚醚单元构成，其中有机硅结构单元具有一定的疏水性能，而聚醚单元则具有亲水性能，从而整个粘度调节剂的主链结构具有半疏水半亲水的效果，使得其主链本身还具有一定的表面活性剂的效果，使得混凝土中的各个组分能够更加稳定的混合。此外，由于从而其能够降低体系的表面活性能，当其加入到混凝土中后能够在一定程度下调节混凝土的粘度。

本发明中的主链的侧边还设置有丰富的侧链结构，使得其具有优异的吸附性能，使得聚合物在水泥颗粒表面上吸附密度更高，吸附层的厚度增加，从而能够明显降低屈服应力，从而起到改善混凝土粘度的作用，从而同时具备了分散和降粘的功能，且能够与聚羧酸减水剂的适应性良好，使得低水胶比下的施工性能更加稳定。因此，对于高等级强度混凝土性能的改善具有显著的效果，使得其在剪切状态下的流变性能有效提升，达到易于泵送施工的粘度要求。

而本发明在主链以及侧链尾端还设置有硼硅活性端，硼硅活性端之间可以相互连接，从而在不搅拌的情况下形成交联网络结构，提升了整体的粘度。而在水性体系的剪切作用下这种交联网络可以被破坏，从而粘度又可以降低，使得泵送性能大大提升。等到泵送完毕后又可以重新形成交联网络，将混凝土紧紧的各组分紧紧包覆，在一起而不会出现离析的现象，从而大大提升了混凝土固化后的强度。

同时，硼硅活性端中的硼原子与侧链中的氮原子能够形成类似于氢键的不稳定作用力，从而使得其在静止状态下的粘度能够提升，而在剪切作用下这种不稳定作用力便会分解，从而粘度降低便于泵送，待到泵送完毕后这种类似于氢键的不稳定作用力便又会重新形成，有效提升了混凝土的整体稳定性。

本发明中的侧链结构为聚丙烯酰胺结构，在适宜的低浓度下，聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构，链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点，而其又是假塑性流体，具有剪切变稀的特点从而便于泵送。

本发明中的硼硅活性端的末端为一个硼酸结构，三个硼硅活性端可以在失水条件下形成硼氧六环结构，有效提升固化后混凝土的力学强度。

实施例1～5

实施例1～5的具体结构如下表1所示：

表1各实施例参数表

将本发明实施例1～6中的粘度调节剂分别按照0.04％的量加入到标号为C30以及C50的商用混凝土中做技术检测，具体如下：

1、增稠能力：扩展速度是指在测量坍落度的过程中，从坍落度筒上体开始计时，当混凝土的扩展直径达到500mm时所用的时间，故这一速度可在一定程度上体现混凝土的塑性粘度，本发明采用扩展速度(T50)表征混凝土的粘度。

2、保水性：

在上面的试验中，如果在测量坍落度的过程中观察混凝土是否发生泌水现象。

3、流动性：流动性是衡量自流平自密实混凝土工作性能的最重要指标。本发明用坍落度和坍落扩展度来评价自流平自密实混凝土的流动性。坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能。坍落扩展度是指在测量坍落度的过程中，混凝土扩展后所能达到的最大直径。坍落扩展度量化了混凝土在自重作用下克服屈服应力，粘度和摩擦后的流动状态，扩展后的混凝土越接近圆形，其质量就越均匀，在目测不产生离析的情况下，混凝土直径越大，表明其通过间隙的能力越强。

4、抗离析能力：

同为上面的试验，目测判断空白组以及添加本发明粘度调节剂是否有泌水，抓底离析现象。

其具体测试结果如下：

表2 C30混凝土的测试结果

表3 C50混凝土的测试结果

通过观察表2以及表3可知，在掺加本发明粘度调节剂的混凝土后其扩展速度有效提升，这证明了本发明粘度调节剂用于自流平自密实混凝土时的快速增稠增粘能力。

同时不掺加本发明粘度调节剂的混凝土的初始坍落度与放置2h后的混凝土的坍落度下降较为明显，而掺加了本发明粘度调节剂的混凝土的初始坍落度与放置2h后的混凝土的坍落度下降不明显，甚至基本无损失这证明了本发明粘度调节剂的良好的坍落度保持能力。

并且从混凝土坍落扩展度中可以知道而掺加了本发明的粘度调节剂的混凝土拌合物的初始扩展与2h后的混凝土的坍落扩展度相比基本无损失；这证明了本发明粘度调节剂的良好的坍落扩展度。因此，本发明具有良好的流动性。

此外，不掺加本发明粘度调节剂的混凝土，泌水，抓底现象较为严重，且有一定程度的离析；而掺本发明粘度调节剂的混凝土则具有无泌水，不抓底，料柔软，流动性如初，不离析的优点。

综上所述，本发明粘度调节剂具有很好的快速增稠能力，且具有良好的的保水性。所述粘度调节剂加入自流平自密实混凝土中，增加混凝土拌合物浆体粘度，起到增稠作用，防止混凝土的离析和泌水，而且还不影响混凝土拌合物的流动性。

Claims (9)

1.一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，其结构包括以下3个部分：

由有机硅结构单元A以及聚醚单元B所构成的主链；

设置在主链侧边设置有含有氮原子的侧链C；

连接在主链以及侧链尾端的硼硅活性端D。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，所述有机硅结构单元A的结构通式如下式(Ⅰ)所示：

其中R1、R2、R3分别为甲基、乙基、苯基、乙烯基或者氢中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，有机硅结构单元A中m与n的比值为(10～50)：1。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，所述聚醚单元B的结构通式如下式(Ⅱ)所示：

其中R4为甲基、乙基或者氢中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，聚醚单元B中p与q的比值为(10～50)：1。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，有机硅结构单元A与聚醚单元B的摩尔比为1:(2～5)。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，所述侧链C的的结构通式如下式(Ⅲ)所示：

且k的范围在5～10。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，所述硼硅活性端D的的结构通式如下式(Ⅳ)所示：

其中R5、R6分别为甲基、乙基、苯基或者氢中的任意一种，且v的范围在3～10。

9.根据权利要求1所述的一种混凝土粘度调节剂，其特征在于，所述混凝土粘度调节剂的数均分子量在20000～400000之间。