CN108484044A - 低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法 - Google Patents

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桂雨
黄睿
廖宜顺
郭大卫
刘高鹏
沈晴
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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Abstract

本发明提供了一种低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法，能够简易、便捷地获得降低混凝土的自收缩，有效降低早期开裂风险。该水泥基材料的特征在于，包括：水泥、硅灰、高吸水性树脂、和减水剂，其中，所述水泥和所述硅灰作为胶凝材料采用内掺方式，所述高吸水性树脂和所述减水剂采用外掺方式，在所述胶凝材料中，所述水泥占总量的97.5wt.％～95wt.％，所述硅灰占总量的2.5wt.％～5wt.％，所述高吸水性树脂的掺量为所述胶凝材料的0.2wt.％～0.4wt.％。制备方法的特征在于：首先将水加入搅拌装置中，接着掺入减水剂，搅拌均匀；然后掺入硅灰，再掺入水泥，得到混合浆料；将高吸水树脂先与附加水搅拌均匀后再掺入混合浆料中。

Description

低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法
技术领域
本发明属于水泥基材料改性技术领域，具体涉及低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法。
技术背景
高强混凝土由于其良好的工作性能和力学性能逐步得到了广泛的应用，但低水胶比会导致较明显的收缩，特别是早期水化发展较快容易产生开裂等情况对混凝土的使用影响较大，而混凝土结构中形成裂缝的主要原因是水泥浆体的收缩，如何减少水泥浆体的收缩成为了当前研究的热点方向。
通过在水泥基材料中加入内养护材料能明显降低水泥的早期收缩降低开裂的风险，其中高吸水树脂正被逐渐广泛的应用，因为其能够吸收大量新拌水泥浆体的水分，在水泥水化后期可逐渐将水分释放出来，从而促进水泥的水化，但高吸水性树脂的掺入会增大水泥基材料的孔隙率，降低硬化水泥浆体的物理力学性能。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法，能够简易、便捷地获得降低高性能水泥混凝土自收缩的材料，有效降低早期开裂风险。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
<材料>
本发明提供一种低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于，包括：水泥、硅灰、高吸水性树脂(SAP)、和减水剂，其中，水泥和硅灰作为胶凝材料采用内掺方式，高吸水性树脂和减水剂采用外掺方式，在胶凝材料中，水泥占总量的97.5wt.％～95wt.％，硅灰占总量的2.5wt.％～5wt.％，高吸水性树脂的掺量为胶凝材料的0.2wt.％～0.4wt.％。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：水泥为52.5级P·Ⅱ型硅酸盐水泥。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的水胶比为0.3，这样效果更好。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：硅灰的7d活性指数不小于105％。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：高吸水性树脂的细度为120目，成分为聚丙烯酸钠。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：减水剂的掺量为由高吸水性树脂和水混合而成的水泥浆体总质量的0.6％。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：减水剂为聚羧酸减水剂，按母液与水按质量比1:4配制。
优选地，本发明提供的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料还可以具有以下特征：在胶凝材料中，水泥占总量的95wt.％，硅灰占总量的5wt.％，高吸水性树脂的掺量为胶凝材料的0.4wt.％。
<方法>
本发明提供制备上述<材料>中所描述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的方法，其特征在于：首先将水加入搅拌装置中，接着掺入减水剂，搅拌均匀；然后掺入硅灰，再掺入水泥，得到混合浆料；将高吸水树脂先与附加水搅拌均匀后再掺入混合浆料中，其中，水泥和硅灰作为胶凝材料，在胶凝材料中，水泥占总量的97.5wt.％～95wt.％，硅灰占总量的2.5wt.％～5wt.％，高吸水性树脂的掺量为胶凝材料的0.2wt.％～0.4wt.％。
优选地，本发明提供的制备低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的方法还可以具有以下特征：附加水的用量为胶凝材料和水的总量的5wt.％。
发明的作用与效果
1.硅灰作为工业冶炼中的副产物，有着很高的火山灰活性，在硅酸盐水泥基材料中其活性容易被激发，发生二次水化反应，可优化水化产物的内部结构从而提高水泥混凝土的物理力学性能，同时硅灰等质量替代水泥有利于减少水泥用量，提高环境与经济效益。
2.高强混凝土的水胶比一般较低，早期收缩开裂较大，这会对混凝土结构产生影响，通过在水泥基材料中加入高吸水性树脂，可明显改善水泥的收缩开裂。
3.通过对高吸水性树脂进行预吸水，其在水泥水化后期时会逐渐将水分释放出来，对水泥基材料进行内养护，从而促进水泥的水化。
4.采用合理的比例复掺高吸水树脂和硅灰，既可明显地降低水泥基材料的收缩，又可有效地提高水泥混凝土的物理性能。
附图说明
图1为本发明实施例一中涉及的SAP和硅灰对水泥浆体自收缩的影响情况示意图；
图2为本发明实施例一中涉及的SAP和硅灰对水泥浆体抗压强度的影响情况示意图；
图3为本发明实施例二中涉及的SAP和硅灰对水泥浆体自收缩的影响情况示意图；
图4为本发明实施例二中涉及的SAP和硅灰对水泥浆体抗压强度的影响情况示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明涉及的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法的具体实施方案进行详细地说明。
<实施例一>
原料配比：硅酸盐水泥占胶凝材料总量的95wt.％，硅灰占胶凝材料总量的2.5wt.％，外掺0.4wt.％的高吸水树脂(SAP)，外掺聚羧酸减水剂，掺量为由高吸水性树脂和水混合而成的水泥浆体总量的0.6wt.％。
制备方法：首先将水加入搅拌装置中，接着掺入减水剂，搅拌均匀；然后掺入硅灰，再掺入水泥，最后掺入吸水的高吸水树脂，搅拌后放置在搅拌机上慢搅4min。
测试情况：测试硬化水泥浆体在7天龄期内的自收缩，同时测试水泥浆体在28天龄期内的抗压强度。测试结果分别如图1和图2所示，当硅灰掺量为2.5wt.％时，硬化水泥浆体7天龄期内的自收缩明显降低，同时28天龄期内的抗压强度有所增大。
<实施例二>
原料配比：硅酸盐水泥占胶凝材料总量的97.5wt.％，硅灰占胶凝材料总量的2.5wt.％，外掺0.4wt.％的高吸水树脂(SAP)，外掺聚羧酸减水剂，掺量为由高吸水性树脂和水混合而成的水泥浆体总量的0.6wt.％。
制备方法：首先将水加入搅拌装置中，接着掺入减水剂，搅拌均匀；然后掺入硅灰，再掺入水泥，最后掺入吸水的高吸水树脂，搅拌后放置在搅拌机上慢搅4min。
测试情况：测试硬化水泥浆体在7天龄期内的自收缩，同时测试水泥浆体在28天龄期内的抗压强度。测试结果分别如图1和图2所示，当硅灰掺量为5wt.％时，硬化水泥浆体7天龄期内的自收缩明显降低，同时28天龄期内的抗压强度有增大。
以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料及其制备方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于，包括：
水泥、硅灰、高吸水性树脂、和减水剂，
其中，所述水泥和所述硅灰作为胶凝材料采用内掺方式，所述高吸水性树脂和所述减水剂采用外掺方式，
在所述胶凝材料中，所述水泥占总量的97.5wt.％～95wt.％，所述硅灰占总量的2.5wt.％～5wt.％，
所述高吸水性树脂的掺量为所述胶凝材料的0.2wt.％～0.4wt.％。
2.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述水泥为52.5级P·Ⅱ型硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的水胶比为0.3。
4.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述硅灰的7d活性指数不小于105％。
5.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述高吸水性树脂的细度为120目，成分为聚丙烯酸钠。
6.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述减水剂的掺量为由所述高吸水性树脂和水混合而成的水泥浆体总质量的0.6％。
7.根据权利要求1或6所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，按母液与水按质量比1:4配制。
8.根据权利要求1所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料，其特征在于：
其中，在所述胶凝材料中，所述水泥占总量的95wt.％，所述硅灰占总量的5wt.％，
所述高吸水性树脂的掺量为所述胶凝材料的0.4wt.％。
9.制备如权利要求1至8所述的低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的方法，其特征在于：
首先将水加入搅拌装置中，接着掺入减水剂，搅拌均匀；然后掺入硅灰，再掺入水泥，得到混合浆料；将高吸水树脂先与附加水搅拌均匀后再掺入所述混合浆料中，
其中，所述水泥和所述硅灰作为胶凝材料，在所述胶凝材料中，所述水泥占总量的97.5wt.％～95wt.％，所述硅灰占总量的2.5wt.％～5wt.％，
所述高吸水性树脂的掺量为所述胶凝材料的0.2wt.％～0.4wt.％。
10.根据权利要求9所述的制备低收缩率树脂矿物复合水泥基材料的方法，其特征在于：
其中，所述附加水的用量为所述胶凝材料和所述水的总量的5wt.％。
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