CN107312101B - 一种抗裂阻锈外加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种抗裂阻锈外加剂，还提供了该外加剂在混凝土中的应用。该外加剂主要用途是同时能调控水泥的水化速率还可以大幅度的提高钢筋的阻锈能力，进而大幅度的提高混凝土结构耐久性，提高混凝土构筑物的安全性及寿命。

Description

一种抗裂阻锈外加剂
技术领域
本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种抗裂阻锈外加剂。
背景技术
混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，开裂不仅影响混凝土结构承载能力，增加混凝土构筑物的安全风险，还为各种外部有害离子在混凝土内部的传输提供了通道，加速了混凝土内部钢筋被腐蚀的速度，进而降低了混凝土结构的耐久性。因此要提高混凝土构筑物的安全性、耐久性，首先需要提升混凝土抗裂性能，减少裂缝产生，再次需要提升混凝土阻锈能力，防止钢筋锈蚀。
针对提升混凝土抗裂性能，专利CN200710035667.5，公开了一种三膨胀源混凝土抗裂剂，其主要由煅烧煤矸石，硬石膏，激化剂，煅烧石灰石，氧化镁组成，主要靠膨胀补偿收缩混凝土达到抗裂的目的。专利CN201210141639.2公开了一种多功能抗裂外加剂，其组分包括25％-40％的氧化钙膨胀熟料，1％-3％的糊精，余量为粉煤灰，主要是通过补偿收缩与控温来降低混凝土开裂。而针对混凝土钢筋阻锈，专利CN201610521762.5公开了一种季铵碱阳离子结构的阻锈剂。但小分子阻锈剂存在：容易溶出、挥发等问题，长期会存在损耗问题。
一旦混凝土发生开裂，即便使用阻锈剂，外部有害离子会快速从裂缝处传输至结构内部，导致钢筋发生锈蚀，进而威胁混凝土结构安全性。针对目前存在的问题，本发明提供一种同时解决混凝土开裂与钢筋锈蚀的外加剂。
发明内容
为了一步同时解决混凝土开裂及钢筋锈蚀问题，并提高抗裂及阻锈能力。本发明提供一种混凝土抗裂阻锈外加剂，该外加剂能调控水泥的水化过程，降低混凝土温升，减小温度应力，同时能够阻锈，达到混凝土抗裂及钢筋阻锈的目的，进而全方面提升混凝土结构耐久性能。
申请人发现：通过含有叔胺基团的化合物改性糊精得到的产物，其能大幅度的提升糊精调控水泥水化的能力，使得产物具有同时调控水化，并能解决传统小分子阻锈剂损耗，提高钢筋阻锈能力，达到同时提高抗裂与阻锈的目的。
本发明所述混凝土抗裂阻锈外加剂为叔胺类化合物改性糊精得到的产物；
所述含叔胺基团的化合物为：2-甲胺乙基氯、2-乙胺乙基氯、2-甲胺异丙基氯，2,3环氧丙基二甲胺。
为了综合阻锈及抗裂性能，本发明所述糊精数均分子量为3000-30000g/mol，优选5000-15000g/mol，并且选用较大分子量的糊精其吸附位点更多、活动能力更弱，因此具有更强的稳定性，不易溶出，也不会存在挥发等问题。
反应时所述含叔胺基团化合物质量为糊精质量的1％-30％，优选5-15％
所述混凝土抗裂阻锈外加剂的制备方法，即所述糊精的改性方法为：利用上述叔胺基化合物中的卤素原子或者环氧基团与糊精分子量中的羟基反应，将叔胺基接入糊精分子中。
所述混凝土抗裂阻锈外加剂的制备方法，具体步骤包括：将糊精加入水中得到30±5％浓度的溶液，调节pH至9-11，加入含叔胺基团化合物，升温至45-65℃，反应10-24h后，中和，即得到所述抗裂阻锈外加剂。
所述含叔胺基团的化合物改性糊精的方法可以参考本领域公开的合成方法，如
本发明还提供了上述抗裂阻锈外加剂在混凝土中的应用，具体为：所述抗裂阻锈外加剂的掺量(相对于胶材的用量)为0.1-2％，优选0.5-1.2％。
有益效果：本发明提供的抗裂阻锈外加剂可以解决传统阻锈剂损耗问题，提供优异的阻锈能力，并且还能调控水泥的水化过程，进而降低混凝土结构温升，降低混凝土温度开裂风险，达到减少开裂，钢筋阻锈，提高混凝土结构耐久性的目的。
具体实施方式
以下实施例更详细的描述了根据本发明的方法制备的抗裂阻锈外加剂及其性能，并且这些实施例以说明的方式给出，但这些实施例不限制本发明的范围。
本发明实施例中，使用混凝土配合比如表1所示，其中水泥使用海螺42.5水泥，一级粉煤灰，外加剂掺量为胶材质量的百分比。
表1混凝土基础配合比(kg/m3)
混凝土抗压强度参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。混凝土凝结时间参照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》执行；多功能抗裂阻锈外加剂调控水化降温能力评价方法如下：采用15mm厚度的木模板设计尺寸为50cm×50cm×50cm的模具，每面内衬5cm厚聚苯板进行保温，以此模拟实际工程带模板养护混凝土结构，放在20℃的房间，混凝土浇筑后，中心插入温度传感器，记录混凝土结构内部温度变化过程，自混凝土浇筑后，试件最高温度与初始温度的差值即温升作为产品性能参考标准，该值越低即表明产品降低温度收缩的能力越高，减少混凝土收缩驱动力的能力就越强。混凝土的综合抗裂能力：采用混凝土温度应力试验机进行试验，以开裂温度来评价混凝土抗裂性，开裂温度越低抗裂性能越好。需要指出的是，开裂温度综合反映了混凝土的水化热温升、升温阶段压应力、降温阶段拉应力、应力松弛、弹性模量、抗拉应变容许值、抗拉强度、线膨胀系数、自生体积变形等因素的交互影响。RILEM推荐性标准TC119-TCE3“使用开裂试验架评价早龄期混凝土抗裂性”就采用“开裂温度”作为抗裂性评价指标，且混凝土的工程实际表现与试验结论的一致性很好。本发明以混凝土开裂温度降低值来评价产品抗裂性能，开裂温度降低越多表明混凝土抗裂性越好。
阻锈能力评价：配制饱和氢氧化钙溶液，向其中加入0.3mol/L NaCl作为对比溶液。分别向对比溶液中添加本发明抗裂阻锈剂作为钢筋耐腐蚀性能测试的溶液体系。采用三电极体系进行测试。选用圆柱状Q235钢筋，周围用环氧树脂包封，留1cm2工作面积，用600#，1000#，2000#砂纸打磨并抛光，之后泡于丙酮中超声15min，吹干后用作工作电极，铂电极作对电极，饱和甘汞电极作参比电极。测试对比溶液及实施例含抗裂阻锈剂溶液中工作电极的线性极化电阻随时间变化，分别记为RP、R’P，根据
Figure GDA0001248032970000032
计算浸泡7天后阻锈剂的阻锈效率。
实施例1
30g数均分子量为3100g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10，加入3g 2-甲胺乙基氯，升温至45℃，反应24h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例2
30g数均分子量为5200g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10，加入3g 2-甲胺乙基氯，升温至52℃，反应24h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例3
30g数均分子量为15000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10，加入3g 2-甲胺乙基氯，升温至50℃，反应24h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例4
30g数均分子量为28000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10，加入3g 2-甲胺乙基氯，升温至55℃，反应24h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
空白组
不加任何外加剂实验组
对比例1
数均分子量为3100g/mol的糊精与2-甲胺乙基氯以质量比10:1物理混合得到的混合物。
对比例2
数均分子量为5200g/mol的糊精与2-甲胺乙基氯以质量比10:1物理混合得到的混合物。
对比例3
数均分子量为15000g/mol的糊精与2-甲胺乙基氯以质量比10:1物理混合得到的混合物。
对比例4
数均分子量为28000g/mol的糊精与2-甲胺乙基氯以质量比10:1物理混合得到的混合物。
Figure GDA0001248032970000051
注释：掺量是指折算后糊精与叔胺化合物的固体质量，而非溶液质量。
表中可以看出：1)改性产物，调控水化的能力和阻锈能力都得到了大幅度的提升，2)处于中等分子量的改性产物，阻锈能力期调控水化能力都最优。
实施例5
30g数均分子量为12000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10，加入0.5g 2-乙胺乙基氯，升温至50℃，反应12h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例6
30g数均分子量为12000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至9.5，加入2g 2-甲胺异丙基氯，升温至45℃，反应20h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例7
30g数均分子量为12000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至10.5，加入5g 2,3环氧丙基二甲胺，升温至45℃，反应24h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
实施例8
30g数均分子量为12000g/mol的糊精加入70g水中，添加氢氧化钠调节pH至11，加入8g 2,3环氧丙基二甲胺，升温至52℃，反应18h后，盐酸中和得到所述抗裂阻锈外加剂。
Figure GDA0001248032970000061
上述数据说明，本发明所述抗裂阻锈外加剂能大幅度降低混凝土结构温升，降低开裂温度，并大幅度的降低钢筋锈蚀速率。

Claims (5)

1.一种混凝土抗裂阻锈外加剂，其特征在于，为叔胺类化合物改性糊精得到的所述混凝土抗裂阻锈外加剂；改性反应时所述含叔胺基团化合物质量为糊精质量的1％-30％；
所述含叔胺基团的化合物为：2-甲胺乙基氯、2-乙胺乙基氯、2-甲胺异丙基氯，2,3环氧丙基二甲胺；
所述糊精的改性方法为：利用上述叔胺基化合物中的卤素原子或者环氧基团与糊精分子量中的羟基反应，将叔胺基接入糊精分子中。
所述糊精的数均分子量为3000-30000g/mol。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂阻锈外加剂，其特征在于，所述糊精的数均分子量为5000-15000g/mol。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗裂阻锈外加剂，其特征在于，改性反应时所述含叔胺基团化合物质量为糊精质量的5-15％
4.权利要求1-3所述的混凝土抗裂阻锈外加剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：将糊精加入水中得到30±5％浓度的溶液，调节pH至9-11，加入含叔胺基团化合物，升温至45-65℃，反应10-24h后，中和，即得到所述抗裂阻锈外加剂。
5.权利要求1-3所述的混凝土抗裂阻锈外加剂的应用方法，其特征在于，所述抗裂阻锈外加剂的掺量相对于胶材的用量为0.1-2％。
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