CN110894266B - 环保型混凝土内养护材料及其制备方法 - Google Patents

环保型混凝土内养护材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环保型混凝土内养护材料及其制备方法，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣35％～40％，甲基丙烯酸异辛酯15％～22％，十一烯酸乙酯22％～27％，碳酸钠1％～5％，过氧化二苯甲酰0.3％～0.8％，过氧化氢二异丙苯1％～3％，硫酸亚铁3％～8％，偶氮二异丁腈2％～7％，原料的重量份数之和为100％。本发明的环保型混凝土内养护材料具有良好的适应性和内养护效果，能有效解决当前混凝土施工过程中的问题，加快施工进度，具有广阔的应用前景。本发明所采用的农业废渣为可再生资料，原材料来源广泛且价格低廉，为本产品的推广应用提供了重要前提。

Description

环保型混凝土内养护材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，涉及混凝土内养护材料，具体涉及一种环保型混凝土内养护材料及其制备方法。
背景技术
高强与超高性能化是当前混凝土材料发展的重要方向，但低水胶比和高砂率等特点导致其存在早期自干燥程度高、易收缩开裂等工程问题。尤其是在我国西部干旱和半干旱地区，高风速、低湿度气候条件下混凝土因自收缩和干燥收缩而导致的开裂问题时有发生。因此通过内养护，即以高吸水树脂(SAP)来为混凝土内部提供持续的水源来减少高性能混凝土的收缩成为研究的热点。
SAP分子结构是一种三维网络结构，存在大量的羟基、羧基及氨基等强亲水基因，并具有一定的交联度，因此具有极高的吸水和保水的能力，能够在水泥水化过程中提供持续的水分供应。当前SAP合成原料按来源可分为天然高分子改性系列和合成聚合物系列，其中合成聚合物系列原料来源于石化产品，而且耐盐碱性较差，且不可再生。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种环保型混凝土内养护材料及其制备方法，解决现有的内养护材料制备过程中原材料价格高以及耐碱性差的问题，增加产品竞争力。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种环保型混凝土内养护材料，由以下原料制成：农业废渣、甲基丙烯酸异辛酯、十一烯酸乙酯、碳酸钠、过氧化二苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、硫酸亚铁和偶氮二异丁腈。
具体的，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣35％～40％，甲基丙烯酸异辛酯15％～22％，十一烯酸乙酯22％～27％，碳酸钠1％～5％，过氧化二苯甲酰0.3％～0.8％，过氧化氢二异丙苯1％～3％，硫酸亚铁3％～8％，偶氮二异丁腈2％～7％，原料的重量份数之和为100％。
本发明还具有如下技术特征：
所述的农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。
所述的农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
本发明还保护一种环保型混凝土内养护材料的制备方法，该方法采用如上所述的环保型混凝土内养护材料的配方。
具体的，该方法具体包括以下步骤：
步骤一，将稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳烘干后粉碎，过80目筛，加入4倍重量的饱和石灰水溶液，在70℃和超声波分散的条件下反应8h，然后抽滤、烘干，得反应物A。
步骤二，将反应物A放入氮气氛围的反应釜中反应，恒温65℃，加入甲基丙烯酸异辛酯和十一烯酸乙酯，以300r/min的速度搅拌30min，再加入碳酸钠以300r/min的速度搅拌10min，接着加入过氧化二苯甲酰和过氧化氢二异丙苯以800r/min的速度搅拌30min，然后加入硫酸亚铁和偶氮二异丁腈以600r/min的速度搅拌5h，最后取出在60℃条件下烘干，得反应物B。
步骤三，将反应物B用异戊醇在60℃条件下抽滤提纯4h除去杂质，然后在70℃条件下烘干、粉碎至粒径为80～100目，制得环保型混凝土内养护材料。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的内养护材料，在相同的混凝土搅拌与养护条件下该环保型混凝土内养护材料可以显著提高混凝土的抗压强度，28d抗压强度为基准混凝土强度的110％以上，更重要的是其28d自收缩相对于基准混凝土减小了50％以上，大幅降低了混凝土的开裂风险，说明该材料在混凝土凝结硬化过程中能够缓慢释放出水分，抗碱性优良，内养护效果良好。因此，本发明的环保型混凝土内养护材料具有良好的适应性和内养护效果，能有效解决当前混凝土施工过程中的问题，加快施工进度，具有广阔的应用前景。
(Ⅱ)本发明所采用的稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳均为可再生资料，原材料来源广泛且价格低廉，为本产品的推广应用提供了重要前提。
(Ⅲ)本发明的方法在70℃饱和石灰水溶液中采用超声波分散的方式反应8h，可以充分分离农业废弃物里的纤维素、果胶和残余淀粉等成分，并且使得细胞壁层脱除，颗粒表面粗糙多孔，下一步接枝聚合的表面积大幅提高，纤维素吸水溶胀能力增加。过氧化二苯甲酰和过氧化氢二异丙苯可促进甲基丙烯酸异辛酯和十一烯酸乙酯与分离纤维的接枝与聚合效率，提高交联度，促进三维网络结构的形成，从而保证内养护材料在混凝土碱性环境中的保水效果，防止过快释水。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细解释说明。
具体实施方式
在我国农作物加工生产过程中稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳等废弃物的产量每年在千万吨以上，绝大部分被廉价地作为燃料烧掉，这不仅浪费，而且严重的污染了环境。如果能够合理有效的利用稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳等废弃物中的有效成分，制备出具有优良耐碱性能的混凝土内养护材料用吸水树脂，实现废弃生物质资源的可循环利用则具有重要意义。
天然高分子以来源广泛、无毒、可降解等特点越来越具有市场优势，以天然纤维为原材料的混凝土内养护材料更是成为未来行业发展的大趋势。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种环保型混凝土内养护材料，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣35％，甲基丙烯酸异辛酯20％，十一烯酸乙酯27％，碳酸钠5％，过氧化二苯甲酰0.3％，过氧化氢二异丙苯3％，硫酸亚铁7.7％，偶氮二异丁腈2％。
具体的，农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
本实施例的环保型混凝土内养护材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，将稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳烘干后粉碎，过80目筛，加入4倍重量的饱和石灰水溶液，在70℃和超声波分散的条件下反应8h，然后抽滤、烘干，得反应物A。
步骤二，将反应物A放入氮气氛围的反应釜中反应，恒温65℃，加入甲基丙烯酸异辛酯和十一烯酸乙酯，以300r/min的速度搅拌30min，再加入碳酸钠以300r/min的速度搅拌10min，接着加入过氧化二苯甲酰和过氧化氢二异丙苯以800r/min的速度搅拌30min，然后加入硫酸亚铁和偶氮二异丁腈以600r/min的速度搅拌5h，最后取出在60℃条件下烘干，得反应物B。
步骤三，将反应物B用异戊醇在60℃条件下抽滤提纯4h除去杂质，然后在70℃条件下烘干、粉碎至粒径为80～100目，制得环保型混凝土内养护材料。
性能测试：直接将该环保型混凝土内养护材料与水泥、集料一起加入到拌合设备中先干拌，然后加水进行拌合，掺量为水泥掺量的0.2％，所得混凝土的7d抗压强度为基准混凝土强度的105％，28d抗压强度为基准混凝土强度的112％，28d混凝土的自收缩相对于基准混凝土减小了55％，表明该材料具有优异的耐碱性，内养护效果良好。
实施例2：
本实施例给出一种环保型混凝土内养护材料，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣40％，甲基丙烯酸异辛酯15％，十一烯酸乙酯24.2％，碳酸钠3％，过氧化二苯甲酰0.8％，过氧化氢二异丙苯3％，硫酸亚铁8％，偶氮二异丁腈6％。
具体的，农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
本实施例的环保型混凝土内养护材料的制备方法与实施例1相同。
性能测试：使用过程中，直接将该环保型混凝土内养护材料与水泥、集料一起加入到拌合设备中先干拌，然后加水进行拌合，掺量为水泥掺量的0.4％，所得混凝土的7d抗压强度为基准混凝土强度的103％，28d抗压强度为基准混凝土强度的110％，28d混凝土的自收缩相对于基准混凝土减小了88％，表明该材料具有优异的耐碱性，内养护效果良好。
实施例3：
本实施例给出一种环保型混凝土内养护材料，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣39％，甲基丙烯酸异辛酯22％，十一烯酸乙酯22％，碳酸钠4.5％，过氧化二苯甲酰0.6％，过氧化氢二异丙苯2.5％，硫酸亚铁3％，偶氮二异丁腈6.4％。
具体的，农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
本实施例的环保型混凝土内养护材料的制备方法与实施例1相同。
性能测试：使用过程中，直接将该环保型混凝土内养护材料与水泥、集料一起加入到拌合设备中先干拌，然后加水进行拌合，掺量为水泥掺量的0.3％，所得混凝土的7d抗压强度为基准混凝土强度的112％，28d抗压强度为基准混凝土强度的125％，28d混凝土的自收缩相对于基准混凝土减小了67％，表明该材料具有优异的耐碱性，内养护效果良好。
实施例4：
本实施例给出一种环保型混凝土内养护材料，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣37％，甲基丙烯酸异辛酯20％，十一烯酸乙酯25.6％，碳酸钠1％，过氧化二苯甲酰0.4％，过氧化氢二异丙苯1％，硫酸亚铁8％，偶氮二异丁腈7％。
具体的，农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
本实施例的环保型混凝土内养护材料的制备方法与实施例1相同。
性能测试：使用过程中，直接将该环保型混凝土内养护材料与水泥、集料一起加入到拌合设备中先干拌，然后加水进行拌合，掺量为水泥掺量的0.25％，所得混凝土的7d抗压强度为基准混凝土强度的110％，28d抗压强度为基准混凝土强度的122％，28d混凝土的自收缩相对于基准混凝土减小了72％，表明该材料具有优异的耐碱性，内养护效果良好。
从以上实施例可以看出，在相同的混凝土搅拌与养护条件下该环保型混凝土内养护材料可以显著提高混凝土的抗压强度，4组实施例中28d抗压强度均为基准混凝土强度的110％以上，更重要的是其28d自收缩相对于基准混凝土减小了50％以上，大幅降低了混凝土的开裂风险，说明该材料在混凝土凝结硬化过程中能够缓慢释放出水分，抗碱性优良，内养护效果良好。因此，本发明的环保型混凝土内养护材料具有良好的适应性和内养护效果，能有效解决当前混凝土施工过程中的问题，加快施工进度，具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种环保型混凝土内养护材料，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：农业废渣35%～40%，甲基丙烯酸异辛酯15%～22%，十一烯酸乙酯22%～27%，碳酸钠1%～5%，过氧化二苯甲酰0.3%～0.8%，过氧化氢二异丙苯1%～3%，硫酸亚铁3%～8%，偶氮二异丁腈2%～7%，原料的重量份数之和为100%；
所述的农业废渣由稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳组成。
2.如权利要求1所述的环保型混凝土内养护材料，其特征在于，所述的农业废渣中，稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳的重量比为2:1:3:4。
3.一种环保型混凝土内养护材料的制备方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至2任一权利要求所述的环保型混凝土内养护材料的配方。
4.如权利要求3所述的环保型混凝土内养护材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤一，将稻壳、木薯渣、香蕉茎秆和核桃壳烘干后粉碎，过80目筛，加入4倍重量的饱和石灰水溶液，在70℃和超声波分散的条件下反应8h，然后抽滤、烘干，得反应物A；
步骤二，将反应物A放入氮气氛围的反应釜中反应，恒温65℃，加入甲基丙烯酸异辛酯和十一烯酸乙酯，以300r/min的速度搅拌30min，再加入碳酸钠以300r/min的速度搅拌10min，接着加入过氧化二苯甲酰和过氧化氢二异丙苯以800r/min的速度搅拌30min，然后加入硫酸亚铁和偶氮二异丁腈以600r/min的速度搅拌5h，最后取出在60℃条件下烘干，得反应物B；
步骤三，将反应物B用异戊醇在60℃条件下抽滤提纯4h除去杂质，然后在70℃条件下烘干、粉碎至粒径为80～100目，制得环保型混凝土内养护材料。
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