超早強聚羧酸減水劑在制備混凝土預制構件中的用圖
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超早強聚羧酸減水劑的用途，具體涉及一種超早強聚羧酸減水劑 在制備混凝土預制構件中的用途。
【背景技術】
[0002] 預制混凝土結構是現代建筑最主要的結構形式之一，具有節約材料和勞動力、提 高施工高效、加快施工進度、提高建筑工程的產品質量等優勢。從環保和節能的角度講，應 用預制混凝土技術可以減少環境污染，取得較大的經濟效益，預制混凝土結構在我國具有 較大的發展前景。
[0003] 預制混凝土結構的建造方法，就是用起重機等施工機械將工廠化生產的預制構件 (梁、板、柱等)進行組合安裝的一種快速施工技術。其施工分為兩個階段:第一階段在工廠 制作預制構件，第二階段現場安裝。
[0004]混凝土預制構件是以混凝土為基本材料預先在工廠制成的建筑構件，包括梁、板、 柱及建筑裝修配件等，供施工現場裝配，是建筑工業化的物質基礎。由于構件的標準化和定 型化，預制構件比用其它施工方法生產的等效構件節省較多的材料和人工，且產品按既定 標準嚴格檢驗出廠，質量保證率高。
[0005] 預制構件的特點：
[0006] 1、結構性能良好，采用工廠化制作能有效保證結構力學性，離散性小。
[0007] 2、施工速度快，產品質量好，表面光潔度高，能達到清水混凝土的裝飾效果，使結 構與建筑統一協調。
[0008] 3、工廠化生產節能，有利于環保，降低現場施工的噪音。
[0009] 4、防火性能好。
[0010] -般常見的有預制混凝土樓蓋板、橋梁用混凝土箱梁、工業廠房用預制混凝土屋 架梁、涵洞框構、地基處理用預制混凝土粧等。
[0011]混凝土結構分現澆和預制兩種，梁、板、管、粧等均有預制和現澆的施工方式。預制 件可以工廠化大批生產，利于施工，加快進度。
[0012] 混凝土預制件要做到外觀漂亮，第一控制一下混凝土的配合比，砂率不能少于 40%;第二盡量取小的水灰比，因為混凝土中水越少，產生氣泡的機會越少；第三使用早強 型聚羧酸減水劑，以提高混凝土強度及縮短模具的周轉周期，第四是振搗問題，不能欠振但 也不能過振，這個要憑經驗來觀察。
[0013] 聚羧酸系外加劑與膠凝材料的適應性好，泌水率低，保坍性能優異，構件外觀光 亮、致密、氣泡少、氯離子含量及堿含量低，非常適用于配制耐久性好的高性能高強度混凝 土。使用普通高性能聚羧酸減水劑配制的混凝土，凝結時間長，水泥水化慢，強度增長緩慢， 導致模具周轉周期長。
【發明內容】
[0014] 本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供了一種混凝土預制構件 的制備方法，本發明所述方法中通過使用本發明所述超早強聚羧酸減水劑，促進了水泥水 化，不添加任何活性增強摻合料，并且優化混凝土配合比，最終使得預制構件的拆模時間由 普通的30_40h，縮短到12_15h，加速了模具周轉周期，提高了經濟效益。
[0015] 為實現上述目的，所采取的技術方案:一種混凝土預制構件的制備方法，所述方法 包括以下步驟:將混凝土澆筑完成后形成的預制構件初體自然養護至脫模強度后脫模，之 后繼續自然養護，即得到所述混凝土預制構件；
[0016] 所述混凝土包括以下組分:水泥、集料、超早強聚羧酸減水劑和水，所述超早強聚 羧酸減水劑為式(I)或（Π )所示的化合物；
[0017] 所述式(I)所示的化合物的結構式如下：
，
[0021 ] 其中a均為1~80的整數，b均為1~80的整數，c均為1~50的整數；1均為1~50的整 數；
為&―3烷基;X_均為(：1_、8廠或1_;!11均為5~200的整數，11均為0~50的整數3均為1~150的整 數。優選地，所述m均為IO~180的整數，所述η均為O~40的整數，所述z均為1~IOO的整數。 更優選地，所述m均為12~100的整數，所述η均為0~30的整數，所述ζ均為1~80的整數。 [0026]優選地，所述式(I)所示的超早強聚羧酸減水劑由以下方法制備而成：
[0027] (Ia)甲氧基羥基PEG中間體的合成
[0028] 向反應器內加入甲醇，環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中的一種，1-鹵 代-2,3-環氧丙烷和催化劑，攪拌，80~150°C下反應2-10h，即得反應產物甲氧基羥基PEG中 間體;其反應式如下：
[0029]
[0030]其中，1-鹵代-2,3-環氧丙烷為環氧氯丙烷、環氧溴丙烷或環氧碘丙烷；
[00311 (2a)甲氧基PEG活性大單體的合成
[0032]向反應器內加入步驟（Ia)中合成的甲氧基羥基PEG中間體、可聚合的羧酸、催化劑 和阻聚劑，攪拌，70-170°C下反應3-15h，即得反應產物甲氧基PEG活性大單體;其反應式如 下：
[0034] 其中，可聚合的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或衣康酸；
[0035] (3a)陽離子季銨鹽PEG活性大單體的合成
[0036] 向反應器中加入季銨鹽化反應物和阻聚劑，升溫至10-80°C，緩慢滴加步驟(2a)中 合成的甲氧基PEG活性大單體的季銨鹽化反應物溶液，滴加完畢后，于10_80°C條件下，繼續 保溫反應I-IOh，即得陽離子季銨鹽PEG活性大單體;其反應式如下：
[0038]其中，所述季銨鹽化合物為N(R2R3R4)，其中R 2、R3和R4分別獨自為&-3烷基。
[0039] (4a)式(I)所示的超早強聚羧酸減水劑的合成
[0040] 向反應器中加入去離子水、分子量調節劑、步驟(3a)合成的陽離子季銨鹽PEG活性 大單體、可聚合的羧酸和聚氧乙烯醚大單體，升溫至85_95°C，滴加引發劑的水溶液，，滴加 時間為1~IOh，滴加完畢后保溫，保溫時間為1~12h，其后降溫至50-45°C下，調節pH為7.0-8.0，即得超早強聚羧酸減水劑；
[0041] 其中，所述可聚合的羧酸為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸或馬來酸酐;所述聚氧乙 烯醚大單體為APEG、HPEG、VPEG或TPEG。
[0042] 優選地，所述步驟（Ia)中甲醇，環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中的一 種和1-鹵代-2,3_環氧丙烷的摩爾比為甲醇：環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中 的一種：1-鹵代-2，3-環氧丙烷=1:5~250:1~150;所述步驟(2a)中甲氧基羥基PEG中間體 與稀酸的摩爾比為甲氧基羥基PEG中間體:稀酸=1:1~1:8;所述步驟(3a)中所述季銨鹽化 反應物與所述甲氧基PEG活性大單體的摩爾比為季銨鹽化反應物：甲氧基PEG活性大單體= 0.2:1~2:1;所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧酸和聚氧乙烯醚大 單體的摩爾比為陽離子季銨鹽PEG活性大單體:可聚合的羧酸:聚氧乙烯醚大單體=1.0~ 3 · 0:1~6 · 0:1 〇
[0043]優選地，所述步驟（Ia)中的催化劑為氫化鈉或鈉;所述步驟(2a)中的催化劑為甲 磺酸和對甲基苯磺酸中的至少一種;所述步驟(2a)、（3a)中的阻聚劑均為對苯二酚或對甲 醚苯酚，所述步驟（2a)中阻聚劑的用量為所述甲氧基羥基PEG中間體摩爾數的0.02%~ 0.08%，所述步驟（3a)中阻聚劑的用量為所述甲氧基TOG活性大單體摩爾數的0.02%~ 0.08%。所述步驟(4a)中分子量調節劑為巰基化合物和異丙醇中的至少一種，所述步驟 (4a)中分子量調節劑的用量為所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧 酸和聚氧乙烯醚大單體的總摩爾數的〇. 005~5 % ;所述步驟(4a)中氫氧化鈉溶液的質量濃 度為30 % ;所述步驟(4a)中引發劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水和過氧化苯甲酰中的一 種，所述步驟(4a)中引發劑的用量為所述步驟(4a)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合 的羧酸和聚氧乙烯醚大單體的總摩爾數的0.05~5%。優選地，所述步驟(4a)中分子量調節 劑為3-巰基丙酸、巰基乙酸、巰基乙醇、吊白塊和異丙醇中的至少一種。
[0044]優選地，所述式（Π )所示的超早強聚羧酸減水劑由以下方法制備而成：
[0045] (Ib)甲氧基羥基PEG中間體的合成
[0046]向反應器內加入甲醇，環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中的一種，1-鹵 代-2，3-環氧丙烷和催化劑，攪拌，80-150°C下反應2-10h，即得反應產物甲氧基羥基PEG中 間體;其反應式如下：
[0048]其中，1-鹵代-2,3_環氧丙烷為環氧氯丙烷、環氧溴丙烷或環氧碘丙烷；
[0049] (2b)甲氧基PEG活性大單體的合成
[0050]向反應器內加入步驟(I b)中合成的甲氧基羥基PEG中間體、可聚合的羧酸、催化劑 和阻聚劑，攪拌，70-170°C下反應3-15h，即得反應產物甲氧基PEG活性大單體;其反應式如 下：
[0052] 其中，可聚合的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或衣康酸；
[0053] (3b)陽離子季銨鹽PEG活性大單體的合成
[0054] 向反應器中加入季銨鹽化反應物和阻聚劑，升溫至10-80°C，緩慢滴加步驟(2b)中 合成的甲氧基PEG活性大單體的季銨鹽化反應物溶液，滴加完畢后，于10-80°C條件下，繼續 保溫反應I-IOh，即得陽離子季銨鹽PEG活性大單體;其反應式如下；
[0056]其中，所述季銨鹽化合物為N(R2R3R4)，其中R 2、R3和R4分別獨自為&-3烷基。
[0057] (4b)式（Π )所示的超早強聚羧酸減水劑的合成
[0058] 向反應器中加入去離子水，分子量調節劑，步驟(3b)合成的陽離子季銨鹽PEG活性 大單體，可聚合的羧酸，聚氧乙烯醚大單體，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基 磺酸鈉中的一種，升溫至85 - 95°C，滴加引發劑的水溶液，滴加時間為1~I Oh，滴加完畢后保 溫，保溫時間為1~12h，其后降溫至50-45°C下，調節pH為7.0-8.0,即得超早強聚羧酸減水 劑；
[0059] 其中，所述可聚合的羧酸為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸或馬來酸酐;所述聚氧乙 烯醚大單體為APEG、HPEG、VPEG或TPEG。
[0060] 優選地，所述步驟（Ib)中甲醇，環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中的一 種，1-鹵代-2,3-環氧丙烷的摩爾比為甲醇:環氧乙烷和環氧乙烷與環氧丙烷的混合物中的 一種：1-鹵代-2，3-環氧丙烷=1:5~250:1~150;所述步驟(2b)中甲氧基羥基PEG中間體與 稀酸的摩爾比為甲氧基羥基PEG中間體:稀酸=1:1~1:8;所述步驟(3b)中所述季銨鹽化反 應物與所述甲氧基PEG活性大單體的摩爾比為季銨鹽化反應物與甲氧基PEG活性大單體= 0.2:1~2:1;所述步驟(4b)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧酸、聚氧乙烯醚大 單體以及丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基磺酸鈉中的一種的摩爾比為陽離 子季銨鹽PEG活性大單體:可聚合的羧酸:聚氧乙烯醚大單體:丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲 基丙磺酸和稀丙基磺酸鈉中的一種=1.0~3.0:1~6.0:1:0.2~6.0。
[0061] 優選地，所述步驟（Ib)中的催化劑為氫化鈉或鈉;所述步驟(2b)中的催化劑為甲 磺酸和對甲基苯磺酸中的至少一種;所述步驟(2b)、（3b)中的阻聚劑均為對苯二酚或對甲 醚苯酚，所述步驟（2b)中阻聚劑的用量為所述甲氧基羥基PEG中間體摩爾數的0.02%~ 0.08%，所述步驟（3b)中阻聚劑的用量為所述甲氧基TOG活性大單體摩爾數的0.02%~ 0.08%。所述步驟(4b)中分子量調節劑為巰基化合物和異丙醇中的至少一種，所述步驟 (4b)中分子量調節劑的用量為所述步驟(4b)中陽離子季銨鹽PEG活性大單體、可聚合的羧 酸、聚氧乙烯醚大單體以及丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和烯丙基磺酸鈉中的一種 的總摩爾數的0.005~5% ;所述步驟(4b)中引發劑是過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水和過氧化 苯甲酰中