CN110204242B - 一种增强型膨胀抗裂剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种增强型膨胀抗裂剂，由以下重量份的原料制成：磷石膏20‑30份、粉煤灰18‑25份、氧化镁5‑8份、缓凝剂3‑6份、纳米材料4‑7份、保水材料6‑11份、减水剂10‑13份；所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子及酚醛树脂改性红柱石按5：0.5‑1.5的质量比混合物。聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子分散性能更佳，能够对混凝土后期强度发展起到良好的增强作用，经过酚醛树脂改性后可改善红柱石的分散性，同时增加其结构稳定性，与纳米二氧化硅结合后得到复合改性物，起到协同作用，即避免了物质的团聚现象，同时又可以使得二氧化硅具有较好的分散性，复合改性物气隙率降低，增大其致密度，起到防水作用。
Description
技术领域
本发明属于混凝土和砂浆技术领域，具体涉及一种增强型膨胀抗裂剂及其制备方法。
背景技术
水泥混凝土是一种水硬性胶凝材料，自浇筑成型开始并处于自然环境中的水泥混凝土结构，在其水化硬化的整个过程中，由于自身的水化反应以及向周围环境介质的失水过程，存在着自收缩、干燥收缩和温降收缩，约束条件下的收缩引起混凝土开裂，是造成工程质量事故的主要原因。利用膨胀剂在水化过程中产生的体积膨胀补偿水泥混凝土的体积收缩是防止混凝土材料收缩开裂的有效措施之一。
混凝土膨胀剂在过去几十年中发展迅速，目前已经形成了较为成熟的产品和工艺，但仍存在一些问题，例如，膨胀率偏低、混凝土施工性能变化较大，甚至会影响混凝土后期强度的发展。
如申请号公开了为2017106066468的专利公开一种透水混凝土外加剂及透水混凝土，由可再分散乳胶粉25～40份、羟丙基甲基纤维素15～30份、减水剂35～60份和改性纳米二氧化硅20～50份的原料组成，但是这种外加剂产品的膨胀率偏低、混凝土的施工性能较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种增强型膨胀抗裂剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种增强型膨胀抗裂剂，由以下重量份的原料制成：磷石膏20-30份、粉煤灰18-25份、氧化镁5-8份、缓凝剂3-6份、纳米材料4-7份、保水材料6-11份、减水剂10-13份；所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子及酚醛树脂改性红柱石按5：0.5-1.5的质量比混合物。
优选的，包括以下重量份的原料：磷石膏25份，粉煤灰21份，氧化镁6份，缓凝剂4份，纳米材料5份，保水材料8份，减水剂11份，其中聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石质量比为5:1。
优选的，所述缓凝剂为柠檬酸钠、硼砂中的一种。
优选的，所述保水材料为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种。
优选的，所述减水剂为功能型聚羧酸减水剂。
优选的，所述功能型聚羧酸减水剂为保坍型减水剂、早强型减水剂、高减水型减水剂中的一种。
本发明的增强型膨胀抗裂剂的制备方法如下：将纳米材料在55-65℃条件下混合，然后按比例加入磷石膏、粉煤灰、氧化镁、缓凝剂、保水材料、减水剂，粉碎、搅拌后制备而成。
本发明通过在原料中添加纳米材料，提高产品分散率，纳米材料采用聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性的红柱石混合的复合改性物，提高了产品的分散率，且由于复合改性物的气隙率降低，增大了其密度，起到防水作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子分散性能更佳，能够对混凝土后期强度发展起到良好的增强作用，经过酚醛树脂改性后可改善红柱石的分散性，同时增加其结构稳定性，与纳米二氧化硅结合后得到复合改性物，起到协同作用，即避免了物质的团聚现象，同时又可以使得二氧化硅具有较好的分散性，复合改性物气隙率降低，增大其致密度，起到防水作用；甲基纤维素和羟甲基纤维素的使用增强了混凝土的抗渗性能，缓凝剂和功能型减水剂的配合使用能够改善混凝土的施工性能，满足部分特殊施工性能要求。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例中提出一种增强型膨胀抗裂剂及其制备方法，包括以下重量份的原料：磷石膏25份，粉煤灰21份，氧化镁6份，缓凝剂4份，纳米材料5份，保水材料8份，减水剂11份。
具体的，本实施例中，缓凝剂为柠檬酸钠，所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：1质量比组成的混合物，保水材料为甲基纤维素，减水剂为保坍性减水剂。
制备方法如下：将纳米材料在60℃条件下混合，然后按比例加入磷石膏、粉煤灰、氧化镁、缓凝剂、保水材料、减水剂，粉碎、搅拌后制备而成。
实施例2：
一种增强型膨胀抗裂剂，由以下重量份的原料制成：磷石膏28份，粉煤灰24份，氧化镁7份，缓凝剂5份，纳米材料6份，保水材料9份，减水剂12份。
具体的，本实施例中，缓凝剂为硼砂，所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：1质量比组成的混合物，保水材料为羟甲基纤维素，减水剂为早强型减水剂。
制备方法如下：将纳米材料在60℃条件下混合，然后按比例加入磷石膏、粉煤灰、氧化镁、缓凝剂、保水材料、减水剂，通过搅拌机搅拌混匀再通过微机精确计量后，包装检验合格即可入库出厂。
实施例3：
一种增强型膨胀抗裂剂，由以下重量份的原料制成：磷石膏20份，粉煤灰18份，氧化镁6份，缓凝剂3份，纳米材料4份，保水材料6份，减水剂10份。
具体的，本实施例中，缓凝剂为硼砂，所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：1质量比组成的混合物，保水材料为羟甲基纤维素，减水剂为降粘型减水剂。
制备方法如下：将纳米材料在60℃条件下混合，然后按比例加入磷石膏、粉煤灰、氧化镁、缓凝剂、保水材料、减水剂，粉碎、搅拌后制备而成。
实施例4：本实施例与实施例1的区别在于，纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：0.5质量比组成的混合物，其他与实施例1相同。
实施例5：本实施例与实施例1的区别在于，纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：1.5质量比组成的混合物，其他与实施例1相同。
对比例1：本实施例与实施例1的区别在于，纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子。
对比例2：本实施例与实施例1的区别在于，纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：3质量比组成的混合物。
对比例3：本实施例与对比例1的区别在于，纳米材料为硅烷偶联剂修饰的二氧化硅纳米粒子。
上述各实施例及对比例中聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子的制备方法如下：将聚乙二醇配制成质量浓度为5％的水溶液:步骤二、将粒径为50nm的纳米二氧化硅加入到步骤一所配制的聚乙二醇水溶液中,并搅拌30min。其中，纳米二氧化硅与聚乙二醇水溶液的质量比为1：3；步骤三、将步骤二所得的浆体在60℃的条件下烘干至恒重，并球磨5min。
酚醛树脂修饰的红柱石的制备方法：将红柱石磁吸去铁，加入酚醛树脂进行混合搅拌30min，并在60℃条件下烘干至恒重，其中酚醛树脂和红柱石的比例为1：1。
对比例3中改性二氧化硅的制备：步骤一：将硅烷偶联剂配制成质量浓度为5％的水溶液:步骤二、将粒径为50nm的纳米:氧化硅加入到步骤一所配制的硅烷偶联剂水溶液中,并搅拌30min。其中，纳米二氧化硅与硅烷水溶液的质量比为1:3；步骤三、将步骤二所得的浆体在60C的条件下烘干至恒重，并球磨5min。
将上述样品应用于C40混凝土试验，配合比如下表一所示。
表一：C40试验原料配比：
| 水泥 | 砂 | 石 | 水 | 粉煤灰 | 膨胀剂 |
| 340 | 756 | 1136 | 160 | 60 | 10 |
各组试验常规性能测试结果如下表二：
表二：性能测试结果
| 样品 | 28d抗压强度 | 透水系数 | 28d膨胀率 | 施工性能 |
| 实施例1 | 53.4 | 3.2 | 0.072％ | 好 |
| 实施例2 | 50.2 | 4.5 | 0.068％ | 好 |
| 实施例3 | 50.0 | 4.2 | 0.067％ | 好 |
| 实施例4 | 51.3 | 3.3 | 0.062％ | 好 |
| 实施例5 | 48.6 | 4.2 | 0.060％ | 好 |
| 对比例1 | 49.2 | 6.7 | 0.015％ | 良 |
| 对比例2 | 46.5 | 6.5 | 0.021％ | 差 |
| 对比例3 | 43.6 | 7.0 | 0.010％ | 差 |
由上述检测数据可以看出，聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子分散性能更佳，能够对混凝土后期强度发展起到良好的增强作用，经过酚醛树脂改性后可改善红柱石的分散性，同时增加其结构稳定性，与纳米二氧化硅结合后得到复合改性物，起到协同作用，即避免了物质的团聚现象，同时又可以使得二氧化硅具有较好的分散性，复合改性物气隙率降低，增大其致密度，起到防水作用；甲基纤维素和羟甲基纤维素的使用增强了混凝土的抗渗性能，缓凝剂和功能型减水剂的配合使用能够改善混凝土的施工性能，而且，当聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子和酚醛树脂改性红柱石按5：1质量比组成的混合物，其制备而成的抗裂剂的性能更优，本发明的膨胀剂抗裂剂其28天抗压强度、膨胀率以及抗渗性能(透水系数)均明显优于对比组别，同时保证了混凝土施工性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：磷石膏20-30份、粉煤灰18-25份、氧化镁5-8份、缓凝剂3-6份、纳米材料4-7份、保水材料6-11份、减水剂10-13份；所述纳米材料为聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子及酚醛树脂改性红柱石按5:0.5-1.5的质量比混合物；
所述聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子的制备方法如下：步骤一、将聚乙二醇配制成质量浓度为5％的水溶液；步骤二、将粒径为50nm的纳米二氧化硅加入到步骤一所配制的聚乙二醇水溶液中,并搅拌30min，其中，纳米二氧化硅与聚乙二醇水溶液的质量比为1:3；步骤三、将步骤二所得的浆体在60℃的条件下烘干至恒重，并球磨5min；
所述酚醛树脂改性的红柱石的制备方法：将红柱石磁吸去铁，加入酚醛树脂进行混合搅拌30min，并在60℃条件下烘干至恒重，其中酚醛树脂和红柱石的比例为1:1。
2.如权利要求1所述的一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸钠、硼砂中的一种。
3.如权利要求1所述的一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，所述保水材料为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种。
4.如权利要求1所述的一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，所述聚乙二醇修饰的二氧化硅纳米粒子与酚醛树脂改性红柱石质量比例为5:1。
5.如权利要求1所述的一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，所述减水剂为功能型聚羧酸减水剂。
6.如权利要求5所述的一种增强型膨胀抗裂剂，其特征在于，所述功能型聚羧酸减水剂为保坍型减水剂、早强型减水剂、高减水型减水剂中的一种。
7.权利要求1-6任一项所述的一种增强型膨胀抗裂剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纳米材料在55-65℃条件下混合，然后按比例加入磷石膏、粉煤灰、氧化镁、缓凝剂、保水材料、减水剂，粉碎、搅拌后制备而成。
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