本发明涉及一种水泥添加剂及其应用。
背景技术：
混凝土是世界范围内广泛使用的材料之一，其中水泥是其重要组成部分。目前最广泛使用的是硅酸盐水泥，但是在一些特殊工程中则会暴露出很多缺点，例如海洋工程、修补工程、防渗工程、喷射混凝土和锚杆、grc制品和寒冷环境下施工，这对混凝土的性能提出了更高的要求。这些混凝土工程施工难度大，耐久性要求高，使用环境恶劣，维修相对困难，因此就需要一种性能更优异的兼具环保性的混凝土。
与硅酸盐水泥相比，硫铝酸盐水泥具有早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐腐蚀的基本特性，满足上述特殊工程的基本要求。节能减排的目标对工业生产co2的排放有严格的要求，而水泥工业是co2排放的主要来源之一。与硅酸盐水泥孰料的生产过程相比，硫铝酸盐水泥孰料的生产时co2排放量较低。因此，节能环保且性能优异的硫铝酸盐水泥逐渐引起了社会的重视。
与硅酸盐水泥不同的是，硫铝酸盐水泥采用品位较低的矾土、石膏和石灰石为原料，烧制成以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的熟料，另外掺适量二水石膏磨细而成。由于组成的原因，硫铝酸盐水泥具有水化快，凝结硬化快的特点。由于硫铝酸盐水泥组分主要为铝相(无水硫铝酸钙和铁铝酸四钙)，且加水拌合后，会迅速生成钙矾石，从而凝结硬化。因此，硫铝酸盐水泥体系中，凝结时间、分散性和流动性的控制及流动性随时间的保持性能等方面，一直是技术难题和关键。使用硫铝酸盐水泥拌合砂浆或混凝土时，往往需要专用的缓凝剂、分散剂来实现对混凝土或砂浆凝结时间和工作性的调控。
常用的缓凝剂有硼砂、硼酸、羧基化合物如柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠等。这些缓凝剂通常可以有效地将硫铝酸盐水泥的凝结时间从十几分钟延长到几十分钟乃至1-2小时。然而，更长的凝结时间(3-4小时)，用此类缓凝剂则无法实现。同时，对于高温施工环境下，砂浆混凝土的凝结时间大幅缩短，此类缓凝剂也无法满足工程要求。传统缓凝剂的另外一个缺点就是随着掺量的增大，对砂浆或混凝土后期强度有不利影响。因此迫切需要一种具有超长缓凝时间、高温适应性、并具有不降低后期强度作用的硫铝水泥专用缓凝剂。
从另一个角度讲，砂浆或混凝土工作性的调控一直是水泥制品、混凝土成型获得强度及耐久性的关键。减水剂是一种在保持混凝土用水量一定时，可明显提高混凝土的流动性；或者在保持流动性一定时，可大幅减少用水量的化学添加剂，已经成为现代混凝土(或砂浆)配方中的必需组分。然而，传统的用于硅酸盐体系的减水剂单独用于硫铝酸盐水泥中时，其塌落度和流动度保持性能差，且配合缓凝剂使用时，也存在减水剂与缓凝剂的相容性问题，这主要是由于小分子缓凝剂的竞争吸附使减水剂降低分散能力甚至失去分散能力的原因导致。因此，本领域迫切需要一种具有缓凝功能的减水剂。
技术实现要素：
在第一个方面，本发明提供了一种水泥添加剂，其包含水溶性聚合物，所述水溶性聚合物的分子结构中的重复单元包括或者仅包括来自不饱和羧酸或其衍生物单体的结构单元a和来自不饱和磺酸或其衍生物单体的结构单元b。
根据一个实施例，所述水泥添加剂仅包含本发明所述的水溶性聚合物。
在本发明的一些实施方案中，所述结构单元a与所述结构单元b的摩尔比为20:1～1:1，优选地，所述结构单元a与所述结构单元b的摩尔比为10:1～1:1，例如2:1、4:1、6:1或8:1。
在本发明的一些实施方案中，所述水溶性聚合物呈线性分子结构。
在本发明的一些实施方案中，所述水溶性聚合物通过无规共聚反应获得。
在本发明的一些实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸(aa)、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸和马来酸酐中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、对苯乙烯磺酸钠(sss)、乙烯基磺酸钠和烯丙基磺酸钠(sas)中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为对苯乙烯磺酸钠。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为烯丙基磺酸钠。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为甲基丙烯酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为衣康酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为富马酸,所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为马来酸，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为马来酸酐，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明的一些优选实施方案中通过在引发剂、还原剂和链转移剂存在的条件下通过单体的无规共聚反应形成所述水溶性聚合物，其中所述单体包括不饱和羧酸或其衍生物单体和不饱和磺酸或其衍生物单体。
在本发明的一些实施方案中，所述单体由不饱和羧酸或其衍生物单体和不饱和磺酸或其衍生物单体组成。
在本发明的一些实施方案中，制备所述水溶性聚合物的具体步骤包括：
步骤s1：将所述单体和水混合，形成第一混合物；
步骤s2：将所述还原剂、所述链转移剂和水混合，形成第二混合物；
步骤s3：将所述第一混合物和所述第二混合物分别滴加加入烧瓶中，同时加入引发剂。
根据本发明，所述步骤s1和所述步骤s2可以同时进行，或顺次进行。
在本发明的一些实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体为丙烯酸(aa)、甲基丙烯酸(maa)、衣康酸(ia)、富马酸(fa)、马来酸和马来酸酐(ma)中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述不饱和磺酸或其衍生物单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、对苯乙烯磺酸钠(sss)、乙烯基磺酸钠和烯丙基磺酸钠(sas)中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述还原剂为维生素c、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾、硫酸亚铁和吊白块中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述链转移剂是巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇和巯基丙醇中的至少一种。
在本发明的一些实施方案中，所述不饱和羧酸或其衍生物单体与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为20:1～1:1，更优选地，10:1～1:1，再优选为2:1、4:1、6:1或8:1。
在本发明的一些实施方案中，所述还原剂与所述链转移剂的摩尔比为0.01:1～1:1，优选为0.05:1～0.5:1，更优选为0.1:1-0.25:1，最优选0.15:1～0.20:1。
在本发明的一些实施方案中，所述链转移剂与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为0.01:1～5:1，优选为0.05:1～1:1，更优选为0.1:1～0.8:1，例如0.1155:1～0.6919:1。
在本发明的一些实施方案中，所述引发剂与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为0.01:1～5:1，优选地，0.05:1～1:1，更优选地，0.1:1～0.6:1。
在本发明的一些实施方案中，所述链转移剂与所述不饱和羧酸或其衍生物单体与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为0.005:1～0.025:1。
在本发明的一些实施方案中，所述引发剂和所述不饱和羧酸或其衍生物单体与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为0.005:1～0.025:1。
在本发明的一些实施方案中，所述还原剂和所述不饱和羧酸或其衍生物单体与所述不饱和磺酸或其衍生物单体的摩尔比为0.002:1～0.006:1。
在本发明的一些实施方案中，所述引发剂的所述水溶液的温度为55-65℃，优选为60℃。
在本发明的一些实施方案中，在所述步骤s3中，将所述第一混合物和所述第二混合物分别缓慢滴加加入烧瓶中，开始滴加时瞬间加入所述引发剂。
在本发明的一些实施方案中，所述第一混合物的滴加时间为2-4小时，优选3小时。
在本发明的一些实施方案中，所述第二混合物的滴加时间为3-4小时，优选3.5小时。
在本发明的一些实施方案中，所述步骤s3后将反应体系保温0.5-3小时，优选0.8-1.5小时，更优选1小时。
本发明还提供了一种水泥组合物，包含硫铝酸盐水泥和本发明所述的水泥添加剂。在本发明的一些实施方案中，所述水泥组合物不包括其他减水剂和/或缓凝剂。
在本发明的一些实施方案中，基于硫铝酸盐水泥的重量，所述水泥添加剂掺量为0.1wt％-5wt％，优选为0.5wt％-2wt％，更优选为1wt％-1.5wt％。
本发明还提供了所述水泥添加剂在水泥优选硫铝酸盐水泥中的应用。
在本发明的一些实施方案中，所述水溶性聚合物在水泥中用于延长水泥凝结时间或增强水泥凝结初期流动度和/或增强水泥凝结后的强度。
本发明水泥添加剂用于硫铝酸盐水泥体系中时，兼具有缓凝、分散减水、提高后期强度等多种优异性能的组合。和传统梳型聚羧酸减水剂相比，不含有聚酯或聚醚大单体，在不掺缓凝剂的情况下，能大幅度延长并有效控制对塌落度和流动度的保持，且不泌水，满足工程要求；和传统缓凝剂相比，可以大幅度延长硫铝酸盐水泥的凝结时间，且在高温环境下不失效，同时随着掺量的增加对混凝土后期强度无不利影响。
本发明具有以下有益的技术效果：通过设计硫铝酸盐水泥外加剂的分子结构，在不掺缓凝剂的情况下，能大幅度延长并有效控制对塌落度和流动度的保持，且不泌水，同时大幅度延长硫铝酸盐水泥的凝结时间，且在高温环境下不失效，同时随着掺量的增加对混凝土后期强度无不利影响，满足工程要求。
附图说明
下面将结合附图详细说明本发明。
图1显示了sac体系中不同聚合物初始流动度随掺量的变化。
图2显示了sac体系中aa(丙烯酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)不同摩尔比的共聚物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图3显示了sac体系中aa分别与amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、sss(对苯乙烯磺酸钠)、sas(烯丙基磺酸钠)的共聚物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图4显示了sac体系中amps分别与aa、maa(甲基丙烯酸)、ma(马来酸酐)、ia(衣康酸)、fa(富马酸)共聚物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图5显示了sac体系中aa(丙烯酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)不同摩尔比的共聚物在1.5wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图6显示了sac体系中aa分别与amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、sss(对苯乙烯磺酸钠)、sas(烯丙基磺酸钠)的共聚物在1.5wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图7显示了sac体系中amps分别与aa、maa(甲基丙烯酸)、ma(马来酸酐)、ia(衣康酸)、fa(富马酸)共聚物在1.5wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性的影响。
图8显示了20℃下sac体系中aa(丙烯酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)不同摩尔比的共聚物在不同掺量下对硫铝酸盐水泥浆体凝结时间的影响(图中sc为柠檬酸钠)。
图9显示了20℃下sac体系中aa分别与amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、sss(对苯乙烯磺酸钠)、sas(烯丙基磺酸钠)的共聚物对硫铝酸盐水泥浆体凝结时间的影响。
图10显示了20℃下sac体系中amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)分别与aa、maa(甲基丙烯酸)、ma(马来酸酐)、ia(衣康酸)、fa(富马酸)共聚物对硫铝酸盐水泥浆体凝结时间的影响。
图11显示了sac体系中aa(丙烯酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)不同摩尔比的共聚物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥胶砂各龄期抗压强度的影响。((a)对硫铝酸盐水泥浆体强度的影响。
图12显示了sac体系中aa分别与amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、sss(对苯乙烯磺酸钠)、sas(烯丙基磺酸钠)的共聚物1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥胶砂各龄期抗压强度的影响.
图13显示了sac体系中amps分别与aa、maa(甲基丙烯酸)、ma(马来酸酐)、ia(衣康酸)、fa(富马酸)共聚物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥浆体强度的影响。
具体实施方式
为使本发明容易理解，下面将详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
本发明采用水溶液自由基共聚法合成水溶性聚合物，除另有说明，实施例中各物质均为分析纯。
实施例1
合成pas2：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将27.8gaa(丙烯酸)，40gamps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.23g3-mpa、0.23gvc(维生素c)和55g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.31g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为27.4％。
实施例2
合成pas4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将41.7gaa，30gamps和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.54g3-mpa、0.66gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.64g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为26.9％。
实施例3
合成pas6：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将45.87gaa，22gamps和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.58g3-mpa、0.67gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.68g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为26.8％。
实施例4
合成pas8：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将50.04gaa，18gamps和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.66g3-mpa、0.71gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.77g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为27.3％。
实施例5
合成passs4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将41.94gaa，30gsss和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.54g3-mpa、0.66gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.65g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为27.2％。
实施例6
合成pasas4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将48.74gaa，22gsas和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.66g3-mpa、0.71gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.78g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为26.9％。
实施例7
合成pmaas4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将49.81gmaa，30gamps和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.78g3-mpa、0.76gvc和60g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.9g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为29.3％。
实施例8
合成pmas4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将56.76gma，30gamps和100g水混合均匀配制成滴加液a，将1.98g3-mpa、0.85gvc和80g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取2.11g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为29.0％。
实施例9
合成pias4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将75.29gia，30gamps和120g水混合均匀配制成滴加液a，将1.54g3-mpa、0.66gvc和100g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.64g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为29.6％。
实施例10
合成pfas4：称取35g水，倒入恒温水浴锅内的三口烧瓶，搅拌桨以200rpm的转速匀速搅拌并升温至60℃。将67.18gfa，30gamps和120g水混合均匀配制成滴加液a，将1.54g3-mpa、0.66gvc和100g水混合均匀配制成滴加液b。滴加液a和滴加液b经蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶中，滴加液a的滴加时间为3h，滴加液b的滴加时间为3.5h，开始滴加时称取1.64g质量浓度30％的h2o2水溶液加入到三口烧瓶中。滴加完成后，保温1h。反应结束后进行实际固含量测试，测试结果为29.6％。
性能测试
blank为不掺加任何外加剂的硫铝酸盐水泥浆体；pce为市面上常用的聚羧酸系减水剂，为aa和hpeg按照摩尔比4：1共聚而成，分子式如下；sc为柠檬酸钠；
pas2，pas4，pas6和pas8分别表示aa(丙烯酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)单体摩尔比为2、4、6、8的水溶性聚合物；
passs4和pasas4分别表示aa(丙烯酸)和sss(对苯乙烯磺酸钠)、sas(乙烯基磺酸钠)单体摩尔比为4的水溶性聚合物；
pmaas4、pmas4、pias4、pfas4分别表示maa(甲基丙烯酸)、ma(马来酸酐)、ia(衣康酸)和amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)单体摩尔比为4的水溶性聚合物。
pce的分子结构简式，m/n＝4
以不添加任何外加剂和掺加市售聚羧酸减水剂或柠檬酸钠的硫铝酸盐水泥为对比例，分别以掺加实施例1-10制得的水溶性聚合物的硫铝酸盐水泥为实验例1-10，测定如下一些指标的数据。
参照gb/t8077-2012《混凝土外加剂均质性试验方法》，0.35水灰比条件下，测定对比例和实验例1-10的净浆初始流动度和保持性；参照gb/t1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，测定对比例和实验例1-10的水泥凝结时间；参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测定对比例和实验例1-10的胶砂抗压强度，实验测试了一种硫铝酸盐水泥，用代号sac表示。检测结果如表格和附图所示。
测试1
测定对比例和实验例1-10中不同聚合物初始流动度随掺量的变化情况。结果参见表1和图1。
表1sac体系中不同聚合物初始流动度随掺量的变化情况
注：0.35水灰比下，不掺加任何添加剂，空白水泥浆体的初始流动度为105
通过表1和图1说明对于sac水泥体系，合成的水溶性聚合物，不同掺量下初始分散效果均小于市面上常用减水剂pce，且分子中没有hpeg单体，也就没有peo长侧链，因此没有彻底打破水泥的絮凝结构，虽然减水率不高，但是不会出现泌水现象，在实际应用中可能适用性更好。
测试2
由图1可以看出，掺量达到0.01后，初始流动度趋于稳定，因此，分别测定1wt％掺量1.5wt％掺量的对比例和实验例1-10中不同聚合物下硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性。结果参见表2、表3和图2-7。
表2sac体系中不同聚合物在1wt％掺量下硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性情况
表3sac体系中不同聚合物在1.5wt％掺量下硫铝酸盐水泥浆体的流动度保持性情况
通过表2、表3和图2-7可知，两种掺量下，本发明合成的水溶性聚合物对sac体系的流动度保持性均显著优于市面上常用减水剂pce(掺加减水剂pce，硫铝酸盐水泥浆体并无流动度保持性)，流动度降低相对缓慢。1.5wt％掺量比1wt％掺量下二者差别更大。这说明本发明的聚合物能够在不掺加其他小分子缓凝剂的情况下延缓硫铝酸盐水泥的水化，使硫铝酸盐水泥浆体具有良好的流动度保持性，这样就可以通过添加此种聚合物来改善和调节硫铝水泥的工作性，对硫铝酸盐水泥在工程上的应用提供了保障。
测试3
测定在sac体系中对比例和实验例1-10中不同聚合物20℃下不同聚合物在不同掺量下对硫铝酸盐水泥浆体凝结时间的影响(sc为柠檬酸钠)。结果参见表4和图8-10。
表4为20℃下sac体系中不同聚合物在不同掺量下对硫铝酸盐水泥浆体凝结时间(min)的影响(sc为柠檬酸钠)情况
注:0.35水灰比下，不掺加任何添加剂空白水泥浆体的初凝时间为12min，终凝时间为18min。
表41初凝时间/min
表4.2终凝时间/min
通过表4和图8-10说明对于sac水泥体系，合成的水溶性聚合物，不同掺量下水泥的初凝时间和终凝时间均显著长于sc，且凝结时间与水溶性聚合物的掺量具有良好的线性相关性。这说明本发明的聚合物能够有效的延长硫铝酸盐水泥的凝结时间，延缓硫铝酸盐水泥的水化，同时硫铝酸盐水泥的凝结时间与水溶性聚合物的掺量具有良好的线性相关性，饱和掺量比较大，因此可以准确的通过该聚合物的掺量来改善和调节硫铝酸盐水泥的凝结时间，满足工程需要。除此之外，合成的水溶性聚合物缓凝剂兼具减水功能，缓凝的同时也可以调节硫铝酸盐水泥的流动性。
测试4
图11-13为sac体系中对比例和实验例1-4中不同聚合物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥胶砂各龄期抗压强度情况。结果参见表5和图11-13。
表5sac体系中不同聚合物在1wt％掺量下对硫铝酸盐水泥胶砂各龄期抗压强度情况(mpa)
通过表5和图11-13说明合成的水溶性聚合物对sac水泥胶砂后期强度无不利影响。对于稳定后得到28d，掺加sc与空白的水泥抗压强度相当，掺加pce比空白的水泥抗压强度低，而掺加本发明的四种聚合物的水泥的抗压强度明显高于空白，另一方面，4h下掺加本发明的四种聚合物的水泥的抗压强度都明显低于空白，这说明掺加本发明的聚合物的水泥凝固时间慢，但凝固稳定后抗压强度高，兼具缓凝和增强抗压强度的效果。
小结：本发明的水溶性聚合物作为硫铝水泥专用外加剂，功能上可作为兼具缓凝效果的减水剂，也可作为兼具减水效果的缓凝剂。首先目前还有没有人研究该功能外加剂，目前常用的聚羧酸减水剂单独使用不能延缓硫铝水泥水化，水泥浆体会快速失去流动性，不能满足工程需要。同时目前主要通过添加小分子缓凝剂来延缓硫铝水泥的水化，然后同时添加减水剂来调节水泥浆体流动度，但是这样通常不能满足需要，且通常添加小分子缓凝剂会降低硫铝水泥的强度；而添加该聚合物对早期硫铝水泥有缓凝效果，因为硫铝水泥水化会产生大量钙矾石，会使水泥浆体失去流动性，而该聚合物可以延缓钙矾石的生成，因此可以长时间保证水泥浆体的流动性。但是不会降低硫铝酸盐水泥稳定硬化之后的强度，因为该聚合物没有普通减水剂的peo侧链，减水率稍低，但是不会出现泌水现象，水泥水化均一，同时添加普通小分子缓凝剂延缓水化，生成一些不溶性沉淀物会影响强度，而本发明合成的聚合物会吸附在钙矾石表面，一方面抑制了钙矾石生长而导致的晶体相互搭接造成的水泥浆体流动性的损失，另一方面可以改善钙矾石晶体的堆积，从而改善水泥硬化后的孔结构，因此不会损失强度，反而增加了水泥的强度。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。