CN107129182B - 一种改性凝胶粉及其生产方法和应用 - Google Patents

一种改性凝胶粉及其生产方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明针对混凝土结构疏松易侵蚀问题，提供一种材料易得、生产简便的改性凝胶粉及其生产方法和该改性凝胶粉制备的高抗渗混凝土，以加强混凝土的结构致密性、抗渗性及使用期限。所述改性凝胶粉由以下重量份数的原料组成：25‑50份玉米粉，35‑60份天然海藻干粉，5‑15份二乙烯基苯，0.5‑3份成孔剂和0.2‑1份可溶性淀粉，通过玉米粉和海藻干粉混合均匀，加入二乙烯基苯和成孔剂，调节pH值后分离沉淀物并洗涤干燥得凝胶，经研磨成粉，表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。本发明的改性凝胶粉原材料廉价易得，制备方法简单易行；有效提高了混凝土致密度和耐侵蚀性能，可广泛应用于混凝土中。

Description

一种改性凝胶粉及其生产方法和应用
技术领域
本发明涉及了一种改性凝胶粉和在高抗渗混凝土中的应用，属于材料科学领域。
背景技术
混凝土是用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水按一定比例配合，经搅拌而得的建筑材料，要求其结构致密，具有良好的抗渗性，在使用过程中抵抗各种破坏因素的作用。但混凝土本质上是一种气-液-固三相的非均质多孔材料，在水、氯离子、硫酸盐等外来介质的作用下，不可避免发生侵蚀，导致混凝土的迅速破坏，使用寿命大大缩短。目前，为改善混凝土的抗渗性，主要采用两种措施：高抗渗混凝土配合比设计和表层涂覆。但前者无法否者混凝土的多孔结构本质，只能一定程度改善混凝土的结构致密度和抗渗性。后者多采用高分子材料进行表层涂覆，易老化，与混凝土服役寿命不匹配，而且成本高。
发明内容
本发明的目的是针对混凝土结构疏松易侵蚀问题，提供一种材料易得、生产简便的改性凝胶粉，以加强混凝土的结构致密性、抗渗性及使用期限。
本发明另一目的是提供一种上述改性凝胶粉的生产方法。
本发明再一目的是提供一种利用上述改性凝胶粉制备的高抗渗混凝土。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种改性凝胶粉，由以下重量份数的原料组成：25-50份玉米粉，35-60份天然海藻干粉，5-15份二乙烯基苯，0.5-3份成孔剂和0.2-1份可溶性淀粉。
所述改性凝胶粉采用以下方式生产：按比例将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，得到均匀混合液；向混合液中加入二乙烯基苯，加入成孔剂，调节pH值到7，分离沉淀物并洗涤干燥得凝胶；凝胶研磨成粉，表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
所述成孔剂为铝粉，平均粒径为50nm。
所述改性凝胶粉的粒径为10-40微米。
一种上述改性凝胶粉的生产方法，采用以下步骤生产：
(1)按比例将除玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，恒温搅拌，得到均匀混合溶液；
(2)向混合液中加入二乙烯基苯，恒温搅拌下加入成孔剂，再调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤干燥得凝胶；
(3)将凝胶研磨成粉，表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
所述恒温温度为40-70℃，搅拌时间为30-60分钟。
所述pH调节使用柠檬酸；所述干燥方法为-8～-2℃下低温干燥。
所述研磨在液氮氛围下。
一种高抗渗混凝土，包含以下重量百分比的原料：60-80％骨料，5-25％水泥，5-15％改性凝胶粉，1-5％减水剂。
玉米粉中含有大量的淀粉等多糖类物质，海藻中含有一种亲糖蛋白，对特定糖类具有亲和性而与之非共价结合，本发明中通过二乙烯基苯的交联作用，将二者结合成长链凝胶沉淀。该凝胶属于水凝胶，在干燥状态下能够大量吸水膨胀。本发明采用液氮下研磨，防止凝胶在研磨过程中高温使长链分子分解和官能团的脱离。本发明将该凝胶粉表层包覆水溶性淀粉，杜绝凝胶粉与水接触，避免在混凝土成型和水化过程汇中吸水膨胀。在混凝土服役期间，由于较长时间受环境介质的润湿，表层可溶性淀粉逐渐溶失，水泥水化产物氢氧化钙晶体也逐渐消溶，而凝胶粉可吸水膨胀填充于氢氧化钙晶体原来占据的孔隙和自由水挥发留下的孔隙，从而改善了混凝土的抗侵蚀性。
本发明具有以下有益优点：
本发明改性凝胶粉原材料廉价易得，制备方法简单易行；有效提高了混凝土致密度和耐侵蚀性能，可广泛应用于混凝土中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1改性凝胶粉的生产
按照以下重量份的原料组成和方法生产改性凝胶粉：
25份玉米粉，35份天然海藻干粉，5份二乙烯基苯，0.5份铝粉和0.2份可溶性淀粉。
(1)按将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，40℃恒温搅拌50分钟，得到均匀混合溶液；
(2)向混合液中加入二乙烯基苯，40℃恒温搅拌下加入成孔剂，再加入柠檬酸调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤，-8℃干燥得凝胶；
(3)将凝胶液氮下研磨至粒径40微米，然后表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
实施例2改性凝胶粉的生产
按照以下重量份的原料组成和方法生产改性凝胶粉：
30份玉米粉，45份天然海藻干粉，8份二乙烯基苯，0.5份铝粉和0.5份可溶性淀粉。
(1)按将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，50℃恒温搅拌30分钟，得到均匀混合溶液；
(2)向混合液中加入二乙烯基苯，60℃恒温搅拌下加入成孔剂，再加入柠檬酸调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤，-6℃干燥得凝胶；
(3)将凝胶液氮下研磨至至粒径20微米，然后表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
实施例3改性凝胶粉的生产
按照以下重量份的原料组成和方法生产改性凝胶粉：
40份玉米粉，55份天然海藻干粉，12份二乙烯基苯，2.2份铝粉和0.8份可溶性淀粉。
(1)按将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，60℃恒温搅拌40分钟，得到均匀混合溶液；
(2)向混合液中加入二乙烯基苯，60℃恒温搅拌下加入成孔剂，再加入柠檬酸调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤，-4℃干燥得凝胶；
(3)将凝胶液氮下研磨至粒径30微米，然后表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
实施例4改性凝胶粉的生产
按照以下重量份的原料组成和方法生产改性凝胶粉：
50份玉米粉，60份天然海藻干粉，15份二乙烯基苯，2.2份铝粉和1份可溶性淀粉。
(1)按将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，70℃恒温搅拌50分钟，得到均匀混合溶液；
(2)向混合液中加入二乙烯基苯，70℃恒温搅拌下加入成孔剂，再加入柠檬酸调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤，-2℃干燥得凝胶；
(3)将凝胶液氮下研磨至粒径10微米，然后表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
实施例5高抗渗混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产高抗渗混凝土：5％普通硅酸盐水泥，25％中粗砂，50％石子，5％改性凝胶粉，5％减水剂；将上述原料混合均匀，加入10％的水即得高抗渗混凝土S1。
实施例6高抗渗混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产高抗渗混凝土：10％普通硅酸盐水泥，23％中粗砂，40％石子，15％改性凝胶粉，4％聚羧酸类减水剂；将上述原料混合均匀，加入8％的水即得高抗渗混凝土S2。
实施例7高抗渗混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产高抗渗混凝土：20％粉煤灰硅酸盐水泥，20％中粗砂，45％石子，7％改性凝胶粉，2％聚羧酸类减水剂；将上述原料混合均匀，加入6％的水即得高抗渗混凝土S3。
实施例8高抗渗混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产高抗渗混凝土：25％粉煤灰硅酸盐水泥，20％中粗砂，40％石子，11％改性凝胶粉，1％聚羧酸类减水剂；将上述原料混合均匀，加入3％的水即得高抗渗混凝土S4。
实施例9高抗渗混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产高抗渗混凝土：15％矿渣硅酸盐水泥，15％中粗砂，55％石子，5％改性凝胶粉，3％聚羧酸类减水剂；将上述原料混合均匀，加入7％的水即得高抗渗混凝土S5。
对比例1普通混凝土的制备
按照以下重量百分比的原料组成和方法生产耐腐蚀混凝土：20％矿渣硅酸盐水泥，15％中粗砂，55％石子，3％聚羧酸类减水剂；将上述原料混合均匀，加入7％的水即得耐腐蚀混凝土S6。
实施例10混凝土理化性质测定
根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》测定混凝土的抗渗性和抗硫酸盐侵蚀系数，结果如表1所示。由表中数据可知，各实施例获得的混凝土样品S1-S5渗水高度低于对照例样品S6，抗硫酸盐侵蚀系数高于对照例；表明，本发明获得的混凝土抗渗性能与抗腐蚀功能优于普通常规混凝土，具有良好的抗渗防腐蚀性能。
表1各混凝土块的性能
样品 渗水高度(mm) 抗硫酸盐侵蚀系数
S1 47 1.09
S2 28 1.22
S3 42 1.13
S4 36 1.16
S5 45 1.09
S6 62 1.04

Claims (6)

1.一种改性凝胶粉，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：25-50份玉米粉，35-60份天然海藻干粉，5-15份二乙烯基苯，0.5-3份成孔剂和0.2-1份可溶性淀粉；
所述改性凝胶粉采用以下方式生产：按比例将玉米粉和海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，恒温搅拌，得到均匀混合溶液；向混合液中加入二乙烯基苯，恒温搅拌下加入成孔剂，再调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤干燥得凝胶；凝胶研磨成粉，表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
2.根据权利要求1所述的改性凝胶粉，其特征在于，成孔剂为铝粉，平均粒径为50nm。
3.根据权利要求1所述的改性凝胶粉，其特征在于，改性凝胶粉的粒径为10-40微米。
4.一种如权利要求1所述的改性凝胶粉的生产方法，其特征在于，采用以下步骤生产：
（1）将玉米粉与天然海藻干粉混合均匀，烘干后浸泡于饱和氢氧化钠乙醇溶液，恒温搅拌，得到均匀混合溶液；
（2）向混合液中加入二乙烯基苯，恒温搅拌下加入成孔剂，再调节混合液pH值到7，分离沉淀物并洗涤干燥得凝胶；
（3）将凝胶研磨成粉，表层包裹可溶性淀粉，得到改性凝胶粉。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）和（2）中，恒温温度为40-70℃；
步骤（1）中，搅拌时间为30-60分钟；
步骤（2）中，pH调节使用柠檬酸；所述干燥方法为-8~-2℃下低温干燥；
步骤（3）中，所述研磨在液氮氛围下。
6.一种以权利要求1-3任一所述的改性凝胶粉为原料的高抗渗混凝土，其特征在于，包含以下重量百分比的原料：60-80%骨料，5-25%水泥，5-15%改性凝胶粉，1-5%减水剂。
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