CN103739223B - 一种缓释微胶囊型混凝土外加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种缓释微胶囊型混凝土外加剂的制备方法，所述方法包括以下过程：将具有孔隙的载体在混凝土外加剂溶液中搅拌分散，充分浸泡，离心过滤，干燥，即得缓释微胶囊型混凝土外加剂。当具有孔隙的载体在混凝土外加剂溶液中充分浸泡时，一部分混凝土外加剂分子进入孔隙载体孔隙内，另一部分混凝土外加剂分子则吸附在载体颗粒表面，在过滤干燥后，这两部分混凝土外加剂分子都保留在孔隙载体中，形成缓释微胶囊型混凝土外加剂。另外，本发明还公开了一种缓释微胶囊型混凝土外加剂，所述混凝土外加剂能够保持混凝土拌合物的流动性能，使混凝土拌合物的坍落度在5h内不损失，减少混凝土离析和泌水，提高混凝土的致密性、强度和耐久性。

Description

一种缓释微胶囊型混凝土外加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂及其制备方法，尤其涉及一种缓释微胶囊型混凝土外加剂及其制备方法。

背景技术

在混凝土的制备过程中，掺入少量但能明显改善混凝土性能的一种特殊产品，称为混凝土外加剂。在混凝土中掺入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土性能，减少用水量，节约水泥，降低成本，加快施工进度。随着技术的进步，外加剂已成为除水泥、砂、石和水以外的第5种必备材料。掺外加剂是混凝土配合比优化设计和提高混凝土耐久性的一项重要措施。

减水剂是混凝土外加剂中使用最广，用量最大的一种外加剂。与传统的外加剂相比，新一代高效减水剂在减水率，保坍性和后期强度增长等方面均具有明显的优势。在我国，目前普遍使用的高效减水剂是萘系高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂。聚萘磺酸盐甲醛缩聚物是一种普遍使用的高效减水剂，有明显的减水作用，对水泥有强分散作用，不引气，不缓凝，但混凝土坍落度损失大，往往30-60min就失去了流动性，难以满足实际工程的施工要求。因此，目前集中搅拌的预拌混凝土极少单独使用萘系高效减水剂。为满足新拌混凝土的工作性及硬化混凝土的物理力学性能要求，通常需要采用复配技术，以达到提高减水率，改善保坍性及提高混凝土后期强度的目的。

与萘系高效减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂，分子结构中含有聚醚侧链，具有掺量低，保坍性能好，混凝土收缩率低，分子结构可调性强，高性能化潜力大等突出优点，已成为高性能混凝土外加剂的发展方向和研究热点。然而，聚羧酸系高性能减水剂在实际应用中也遇到了很多技术难题，如对水泥，掺和料，尤其砂石中的泥土料敏感性等，严重时造成聚羧酸减水剂失去工作性能。

由于混凝土从完成搅拌出厂到施工现场泵送浇注所需的时间有时过长，混凝土的坍落度损失很大，给浇注造成困难。为满足泵送要求，卸料时往往采用向混凝土拌合料中增加外加剂和水的做法来提高混凝土的流动性，这种危险做法对混凝土结构的质量产生严重的影响，给工程带来隐患，甚至造成严重的质量和安全事故。坍落度损失一直是混凝土工业中一个主要问题，如何有效控制坍落度损失是进一步推广应用高效减水剂和开发混凝土新技术必须解决的一大难题，普通缓凝型减水剂往往给混凝土水和化反应带来问题影响混凝土的整体性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种能够有效控制坍落度损失的缓释胶囊型混凝土外加剂的制备方法；本发明的另一目的在于提供一种采用所述方法制备得到的混凝土外加剂。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种混凝土外加剂的制备方法，所述方法包括以下过程：

将具有孔隙的载体在混凝土外加剂溶液中搅拌分散，充分浸泡，过滤，干燥，即得缓释微胶囊型混凝土外加剂。

上述所述载体的用量没有严格限定，本领域技术人员可根据具体情况及需要加入合适量的载体。所述混凝土外加剂溶液为混凝土外加剂的水溶液。

当具有孔隙的载体在混凝土外加剂溶液中充分浸泡时，一部分混凝土外加剂分子进入孔隙载体孔隙内，另一部分混凝土外加剂分子则吸附在载体颗粒表面，在干燥后，这两部分混凝土外加剂分子都保留在孔隙载体中，形成缓释微胶囊型混凝土外加剂。当这种缓释微胶囊型混凝土外加剂掺入混凝土拌合物中时，首先，混凝土外加剂随着载体粒子分散到混凝土拌合物中，与水接触后，吸附在载体粒子表面的混凝土外加剂分子进入水溶液中，能有效地分散浆体中的水泥粒子，释放出被包裹在水泥凝絮体中的自由水，改善混凝土和易性，而进入载体中的混凝土外加剂分子，则缓慢释放进入到水泥浆体中，吸附在水泥及水泥水和化产物的表面，保持混凝土拌合物的流动性能，使混凝土拌合物的坍落度在5h内不损失。而作为混凝土外加剂的载体，在进入混凝土拌合物浆体中，且吸附的混凝土外加剂分子溶解进入水溶液后，填充到混凝土拌合物的孔隙中，提高混凝土的致密性，减少混凝土离析和泌水，提高混凝土强度和耐久性。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述具有孔隙的载体为孔隙二氧化硅、孔隙石英砂或孔隙细砂等各种具有孔隙结构的惰性矿物质。所述具有孔隙的载体优选但不限于孔隙二氧化硅、孔隙石英砂或孔隙细砂，本领域技术人员也可根据实际情况选择其他具有孔隙的材料作为载体。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述方法中，充分浸泡后直接喷雾干燥或过滤干燥，即得缓释微胶囊型混凝土外加剂。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述混凝土外加剂为高效减水剂。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述高效减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂。当用萘系高效减水剂和载体制成缓释微胶囊型减水剂时，由于吸附于载体颗粒表面或孔隙中的减水剂分子缓慢地进入到水泥浆体中，分散水泥粒子，释放出被包裹的自由水，保持混凝土的流动性，使坍落度不损失；当用聚羧酸系高性能减水剂和载体制成缓释微胶囊型减水剂时，与早强型减水剂配合使用，既能提高早期强度，又能保持混凝土拌合物的流动性和坍落度，成为早强保坍型高性能减水剂，可以有效降低混凝土早期开裂问题。

聚萘磺酸盐高效减水剂减水率高，对水泥和砂石适应性良好，但坍落度保持能力差，与保坍剂复合使用时，又常常存在相容性匹配的问题；本发明利用减水剂分子从载体孔隙中缓慢释放的机理，对混凝土的经时坍落度具有良好的保持能力，解决了萘系高效减水剂经时工作性差的技术难题，使之成为对水泥、掺和料、沙石中的泥土具有普适性并保持优良的、长时间工作性能的高效减水剂。早强聚羧酸减水剂对提高混凝土早期强度有利，但混凝土坍落度损失大。普通聚羧酸系高性能减水剂对泥土非常敏感以致失去工作性能。缓释微胶囊型减水剂具备早强，同时拥有长时工作性能，成为早强缓凝型减水剂。缓释微胶囊型减水剂彻底改善聚羧酸对泥土的敏感性，使聚羧酸减水剂成为普适性高性能减水剂。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述混凝土外加剂溶液的含固量为5-40%重量比。作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的更优选实施方式，所述混凝土外加剂溶液的含固量为20%重量比。所述混凝土外加剂的含固量一般为5-40%重量比，本申请发明人经过大量研究发现，当所述混凝土外加剂的含固量为20%时，是更合适的浓度。所述混凝土外加剂溶液的含固量优选但不限于5-40%重量比，本领域技术人员可视具体的试验要求及不同种类的混凝土外加剂，选择具体的合适浓度。

作为本发明所述混凝土外加剂的制备方法的优选实施方式，所述浸泡时间为24小时。所述浸泡时间优选但不限于24小时，只要能满足充分浸泡即可，实践者，可根据具体情况选择浸泡时间。

另外，本发明还提供了一种采用如上任一所述方法制备得到的缓释微胶囊型混凝土外加剂。

最后，本发明还提供了上述所述缓释微胶囊型混凝土外加剂在混凝土中的用途。

本发明采用具有孔隙结构的材料，如二氧化硅（SiO2），石英砂等为载体，通过特殊方法和工艺，使混凝土外加剂附着于载体的表面和孔隙中，制成缓释微胶囊型混凝土外加剂，可以有效地控制混凝土拌合物的坍落度经时损失，提高混凝土的粘聚性，防止混凝土离析和泌水，改善混凝土的和易性，提高混凝土强度和耐久性。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明高效减水剂的一种实施例，本实施例所述高效减水剂采用以下方法制备而成：

将孔隙二氧化硅在含固量为20%重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中搅拌分散，浸泡24小时，一部分所述聚萘磺酸盐高效减水剂分子保留在所述二氧化硅载体的所述孔隙内，一部分所述聚萘磺酸盐高效减水剂分子附着于所述二氧化硅载体的表面，然后离心过滤，将所述聚萘磺酸盐高效减水剂保留在所述二氧化硅载体上；经过干燥处理，即得缓释微胶囊型聚萘磺酸盐高效减水剂。

实施例2

本发明高效减水剂的一种实施例，本实施例所述高效减水剂采用以下方法制备而成：

将孔隙细砂在含固量为20%重量比的聚羧酸减水剂溶液中搅拌分散，浸泡24小时，一部分所述聚羧酸减水剂分子保留在所述三氧化二铁载体的所述孔隙内，一部分所述聚羧酸减水剂分子附着于所述三氧化二铁载体的表面，然后离心过滤，将所述聚羧酸减水剂保留在所述三氧化二铁载体上；经过干燥处理，即得缓释微胶囊型聚羧酸减水剂。

实施例3

采用实施例1制备得到的缓释微胶囊型聚萘磺酸盐高效减水剂进行试验，用实施例1制备得到的缓释微胶囊型聚萘磺酸盐高效减水剂作为外加剂配制的混凝土拌合物，其初始、2h后、3h后、5h后的坍落度、扩展度，及28d抗压强度如下：

初始坍落度为220mm，扩展度为580mm；2h后，坍落度为220mm，扩展度为575mm；3h后，坍落度为215mm，扩展度为570mm；5h时，坍落度为210mm，扩展度为560mm，泌水率为0；28d后，加入有本发明实施例1缓释微胶囊型聚萘磺酸盐高效减水剂的混凝土，与加入相同量的现有聚萘磺酸盐高效减水剂的混凝土相比，加入有本发明实施例1缓释微胶囊型聚萘磺酸盐高效减水剂的混凝土的抗压强度高2-8MPa。

由以上结果可看出，本发明所述缓释微胶囊型混凝土外加剂，能够有效控制混凝土拌合物的坍落度经时损失，防止混凝土离析和泌水，提高混凝土的强度。

实施例4

采用实施例2制备得到的缓释微胶囊型聚羧酸减水剂进行试验，用实施例2制备得到的缓释微胶囊型聚羧酸减水剂作为外加剂配制的混凝土拌合物，其初始、2h后、3h后、5h后的坍落度、扩展度，及28d抗压强度如下：

初始坍落度为230mm，扩展度为610mm；2h后，坍落度为230mm，扩展度为615mm；3h后，坍落度为225mm，扩展度为610mm；5h时，坍落度为220mm，扩展度为600mm，泌水率为0;28d后，加入有本发明实施例2缓释微胶囊型聚羧酸减水剂的混凝土，与加入相同量的现有聚羧酸减水剂的混凝土相比，加入有本发明实施例2缓释微胶囊型聚羧酸减水剂的混凝土的抗压强度高3-10MPa。

由以上结果可看出，本发明所述缓释微胶囊型混凝土外加剂，能够有效控制混凝土拌合物的坍落度经时损失，防止混凝土离析和泌水，提高混凝土的强度。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种缓释微胶囊型混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

将具有孔隙的载体在混凝土外加剂溶液中搅拌分散，充分浸泡，过滤，干燥，即得缓释微胶囊型混凝土外加剂；

所述具有孔隙的载体为孔隙二氧化硅、孔隙石英砂或孔隙细砂；

所述方法中，充分分散浸泡后直接喷雾干燥或过滤，即得缓释微胶囊型混凝土外加剂；

所述混凝土外加剂为高效减水剂；

所述混凝土外加剂溶液的含固量为20％重量比；

所述浸泡时间为24小时。

2.如权利要求1所述的缓释微胶囊型混凝土外加剂的制备方法，其特征在于，所述高效减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂。

3.一种采用如权利要求1或2所述方法制备得到的缓释微胶囊型混凝土外加剂。

4.如权利要求3所述缓释微胶囊型混凝土外加剂在混凝土中的用途。