CN108455925A - 自养护型微膨胀剂和微膨胀混凝土 - Google Patents

自养护型微膨胀剂和微膨胀混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自养护型微膨胀剂和微膨胀混凝土,属于混凝土材料技术领域,自养护型微膨胀剂,由包括以重量份数计的生石膏30‑35份、偏高岭土40‑45份、二水石膏份100‑105份、氟石粉4‑6份、式I共聚物1‑10份的原料混合而成。微膨胀混凝土,由包括以重量份数计的上述自养护型微膨胀剂25‑30份、减水剂7‑10份、水150‑170份、水泥330‑350份、矿粉55‑60份、粉煤灰60‑65份、砂子750‑800份、石子1000‑1100份的原料混合而成。本发明提供的微膨胀混凝土在不充分外界养护的情况下,实现混凝土的微膨胀,有效解决混凝土结构与钢管内壁脱离的问题。

Description

自养护型微膨胀剂和微膨胀混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域,更具体的说,它涉及一种自养护型微膨胀剂和微膨胀混凝土。
背景技术
随着混凝土技术的快速发展,建筑市场对膨胀混凝土的需求日益增多,这也推动了膨胀剂的发展。不同类型的膨胀剂要在混凝土中发挥膨胀效果,其早期的充分养护十分重要,而某些混凝土结构难以满足膨胀剂的养护要求,而结构本身要求混凝土具备一定膨胀性能,典型的,如用途越来越广泛的钢管混凝土结构,为了防止结构中混凝土的收缩导致混凝土与钢管内壁脱离,设计通常要求使用微膨胀混凝土,目前混凝土企业大多只能通过掺加普通膨胀剂的方法企图实现混凝土的微膨胀,而由于钢管混凝土表面被钢管封闭,无法补充水分,同时混凝土由于水胶比低,体系内水分不足,所以普通膨胀剂由于得不到有效的养护往往不能发挥应有的作用。
对于此类养护困难而同时又具有微膨胀性能要求的混凝土结构而言,如何使混凝土在没有外界水分补充的养护条件下实现微膨胀,是解决问题的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自养护型微膨胀剂,其可使微膨胀混凝土在不充分外界养护的情况下,实现混凝土的微膨胀,有效解决混凝土结构与钢管内壁脱离的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
自养护型微膨胀剂,其特征在于,由包括以重量份数计的生石膏30-35份、偏高岭土40-45份、二水石膏份100-105份、氟石粉4-6份、式I共聚物1-10份的原料混合而成,所述式I共聚物的结构通式为其中,a、b、c为所述式I共聚物重复单元的链节数,a:b:c为1-2:5-10:1-2,所述式I共聚物的平均分子量为20万-100万。
本发明还提供一种微膨胀混凝土,其在不充分外界养护的情况下,实现混凝土的微膨胀,有效解决混凝土结构与钢管内壁脱离的问题。
微膨胀混凝土,由包括以重量份数计的如上述自养护型微膨胀剂25-30份、减水剂7-10份、水150-170份、水泥330-350份、矿粉55-60份、粉煤灰60-65份、砂子750-800份、石子1000-1100份的原料混合而成。
较优选地,所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
较优选地,所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。
较优选地,所述矿粉为S95级矿粉,密度为2.9-3.1g/cm3,比表面积为400-450m2/Kg,含水率为0.3-0.4%。
较优选地,所述粉煤灰为F类II级粉煤灰,细度为17-19μm,需水量比100-102%,烧失量为1.5-3.0%,含水量为0.1-0.2%。
较优选地,所述砂子为II区中砂,细度模数为2.6-2.8,表观密度为2750-3000Kg/m3,松散堆积密度为1550-1750Kg/m3
较优选地,所述石子的平均粒径为5-25mm,含泥量为0.1-0.2%,表观密度为2650-2750Kg/m3,松散堆积密度为1500-1600Kg/m3,碱集料反应-14d膨胀率为0.04-0.05%。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
第一、本发明制得的微膨胀混凝土在7天内微膨胀效果发挥较好,后期膨胀性稳定,在空气中回缩小,这是由于本发明提供的自养护型微膨胀剂中的式I聚合物发挥着重要的作用,而2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、4.41Kg的1,4-丁烯二醇单体和3.48Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体对于提升式I聚合物以及自养护型微膨胀剂的性能发挥着协同作用。
第二、本发明提供的微膨胀混凝土的混凝土结构与钢管内壁未发生脱离现象。这表明本发明提供的微膨胀混凝土在不充分外界养护的情况下,实现混凝土的微膨胀,有效解决混凝土结构与钢管内壁脱离的问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是,本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明,而不是对本发明的限制,在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
制备式I共聚物:将1.76Kg的2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、8.81Kg的1,4-丁烯二醇单体、1.74Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应2小时,提纯干燥,得平均分子量为20万的式I共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:将包括30Kg生石膏、45Kg偏高岭土、100Kg二水石膏份、4Kg氟石粉、10Kg式I共聚物的原料混合均匀,即得自养护型微膨胀剂。
制备微膨胀混凝土:将包括25Kg自养护型微膨胀剂、10Kg聚羧酸系高性能减水剂、150Kg水、350Kg的P.O42.5硅酸盐水泥、57.5Kg矿粉、62.5Kg粉煤灰、750砂子、1100Kg石子的原料混合均匀,即得微膨胀混凝土。
实施例2
制备式I共聚物:将2.64Kg的2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、4.41Kg的1,4-丁烯二醇单体、3.48Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应2.25小时,提纯干燥,得平均分子量为60万的式I共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:将包括32.5Kg生石膏、42.5Kg偏高岭土、105Kg二水石膏份、6Kg氟石粉、1Kg式I共聚物的原料混合均匀,即得自养护型微膨胀剂。
制备微膨胀混凝土:将包括27.5Kg自养护型微膨胀剂、8.5Kg聚羧酸系高性能减水剂、160Kg水、340Kg的P.O42.5硅酸盐水泥、60Kg矿粉、60Kg粉煤灰、800砂子、1000Kg石子的原料混合均匀,即得微膨胀混凝土。
实施例3
制备式I共聚物:将3.52Kg的2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、6.61Kg的1,4-丁烯二醇单体、2.61Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应2.5小时,提纯干燥,得平均分子量为100万的式I共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:将包括35Kg生石膏、40Kg偏高岭土、102.5Kg二水石膏份、5Kg氟石粉、5.5Kg式I共聚物的原料混合均匀,即得自养护型微膨胀剂。
制备微膨胀混凝土:将包括30Kg自养护型微膨胀剂、7Kg聚羧酸系高性能减水剂、170Kg水、330Kg的P.O42.5硅酸盐水泥、55Kg矿粉、65Kg粉煤灰、775砂子、1050Kg石子的原料混合均匀,即得微膨胀混凝土。
对比例1
制备自养护型微膨胀剂:将包括30Kg生石膏、45Kg偏高岭土、100Kg二水石膏份、4Kg氟石粉的原料混合均匀,即得自养护型微膨胀剂。
制备微膨胀混凝土:将包括25Kg自养护型微膨胀剂、10Kg聚羧酸系高性能减水剂、150Kg水、350Kg的P.O42.5硅酸盐水泥、57.5Kg矿粉、62.5Kg粉煤灰、750砂子、1100Kg石子的原料混合均匀,即得微膨胀混凝土。
对比例2
制备共聚物:将8.81Kg的1,4-丁烯二醇单体、1.74Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应3小时,提纯干燥,得共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:同实施例1。
制备微膨胀混凝土:同实施例1。
对比例3
制备共聚物:将1.76Kg的2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、1.74Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应3小时,提纯干燥,得共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:同实施例1。
制备微膨胀混凝土:同实施例1。
对比例4
制备共聚物:将1.76Kg的2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、8.81Kg的1,4-丁烯二醇单体、1Kg甲醛和20Kg甲醇加入到反应釜中,加入0.1Kg过硫酸铵作为引发剂,在压力为0.5MPa、温度为110℃条件下反应3小时,提纯干燥,得共聚物。
制备自养护型微膨胀剂:同实施例1。
制备微膨胀混凝土:同实施例1。
对比例5
制备自养护型微膨胀剂:将包括6.9Kg偏高岭土、0.3Kg硫酸钙、0.6Kg水滑石、1.5Kg膨润土和0.7Kg磷酸三钙的原料混合均匀,即得自养护型微膨胀剂
制备微膨胀混凝土:同实施例1。
对于实施例1-3和对比例1-5制得的微膨胀混凝土,依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》的标准规定测定混凝土工作性和力学性能,依据GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》的标准规定测定混凝土限制膨胀率和限制干缩率,测定结果见表1。
表1
从表1可以看出,本发明制得的微膨胀混凝土在7天内微膨胀效果发挥较好,后期膨胀性稳定,在空气中回缩小,这是由于本发明提供的自养护型微膨胀剂中的式I聚合物发挥着重要的作用,而2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯单体、4.41Kg的1,4-丁烯二醇单体和3.48Kg的3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸单体对于提升式I聚合物以及自养护型微膨胀剂的性能发挥着协同作用。
分别向内直径为1000毫米,高度为5米的钢管中浇灌实施例1-3和对比例1-5制得的微膨胀混凝土,28天后观察混凝土结构与钢管内壁是否脱离,观察结果见表2。
表2
观察项目 混凝土结构与钢管内壁是否脱离
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
对比例3
对比例4
对比例5
从表2可以看出,采用实施例1-3和对比例5提供的微膨胀混凝土浇灌钢管时,混凝土结构与钢管内壁未发生脱离现象,这表明本发明提供的微膨胀混凝土在不充分外界养护的情况下,实现混凝土的微膨胀,有效解决混凝土结构与钢管内壁脱离的问题。
结合表1和表2可以看出,虽然采用本发明和对比例5提供的微膨胀混凝土均未发生混凝土结构与钢管内壁脱离的现象,但是本发明提供的微膨胀混凝土具有较高的抗压强度和较低的限制干缩率。这表明本发明提供的微膨胀混凝土具有更好的力学性能,以及混凝土结构与钢管内壁贴合性更高。

Claims (8)

1.自养护型微膨胀剂,其特征在于,由包括以重量份数计的生石膏30-35份、偏高岭土40-45份、二水石膏份100-105份、氟石粉4-6份、式I共聚物1-10份的原料混合而成,所述式I共聚物的结构通式为其中,a、b、c为所述式I共聚物重复单元的链节数,a:b:c为1-2:5-10:1-2,所述式I共聚物的平均分子量为20万-100万。
2.微膨胀混凝土,其特征在于,由包括以重量份数计的如权利要求1所述的自养护型微膨胀剂25-30份、减水剂7-10份、水150-170份、水泥330-350份、矿粉55-60份、粉煤灰60-65份、砂子750-800份、石子1000-1100份的原料混合而成。
3.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
4.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。
5.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述矿粉为S95级矿粉,密度为2.9-3.1g/cm3,比表面积为400-450m2/Kg,含水率为0.3-0.4%。
6.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述粉煤灰为F类II级粉煤灰,细度为17-19μm,需水量比100-102%,烧失量为1.5-3.0%,含水量为0.1-0.2%。
7.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述砂子为II区中砂,细度模数为2.6-2.8,表观密度为2750-3000Kg/m3,松散堆积密度为1550-1750Kg/m3
8.根据权利要求2所述的微膨胀混凝土,其特征在于,所述石子的平均粒径为5-25mm,含泥量为0.1-0.2%,表观密度为2650-2750Kg/m3,松散堆积密度为1500-1600Kg/m3,碱集料反应-14d膨胀率为0.04-0.05%。
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