CN110964149A - 一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明公开了一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法：包括以下步骤：（1）将淀粉和糊精与水混合，升温至50~70℃，继续搅拌2~4h，使溶液变均一；（2）将丙烯酸，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸，丙烯酰胺，pH调节剂，引发剂和交联剂与水混合，搅拌均匀后加入到淀粉糊中，继续反应2~6h过滤干燥粉碎即可得到有内养护功能的水泥水化热调控材料。该方法将具有水化调控的功能的材料糊精、淀粉通过加成反应与有内养护功能的吸水性树脂分子链相连，前期起到了水泥水化调控的作用，后期能持续的对混凝土内部进行养护，减少裂缝的产生。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法。
背景技术
混凝土裂缝问题是任何大体积工程都必须要面对的问题。混凝土收缩裂缝和温度裂缝是两种常见的混凝土裂缝。
对因水分减少而产生的收缩裂缝主要是采用的后期养护的方法如喷水，喷涂养护剂，盖养护布等。也有一些进行内部养护的方式。如专利CN1047886058公开了一种具有核壳结构的混凝土养护剂，以丙烯酸的高聚物为核，多元醇，硫酸铝，环氧化合物的反应物为壳，制备方法工艺简单，该养护剂能有效的提高混凝土内部含湿量，对混凝土的早期自收缩减缩效果比较显著。专利CN201210432087公开了一种以长链脂肪族为基材的水分蒸发抑制剂，能大幅度降低混凝土塑性阶段表面水分的蒸发，减少干燥收缩产生的裂缝。
对因混凝土内外温差大而产生超过极限的拉应力导致的温度裂缝主要采用的是铺设冷却水管和添加能调控水化的外加剂。CN104609767A公开了一种糊精-淀粉复合型的水泥水化速率调控材料，能大幅降低加速期及减速期的水化速率而对水化的诱导期影响较低，进而减少混凝土内外温差。
淀粉（糊精）是一种应用广泛的可再生资源。在造纸业，纺织业，胶黏剂等领域都有着重要的应用。淀粉因其优异的结构特性使得其在吸水性树脂方面也有了一定的应用，常用来作高吸水性树脂的基材。在混凝土方面的应用主要表现在用作水泥水化速率调控材料。如专利CN1050607602A公布了一种酶解淀粉制备水化热调控材料的方法。然而用淀粉为原料，制备具有内养护和水化调控双重效果材料的专利很少。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法。
淀粉是一种有结构复杂的高分子链的基材，提供了大量的反应位点，与丙烯酸等具有吸水性的单体加成，再通过交联反应便可制备具有网状结构的材料，从而得到较好的吸水性。糊精是淀粉的产物，具有淀粉的结构和水泥水化调控效果。通过一定的化学反应便能与吸水性单体结合，从而得到具有内养护效果的水化热调控材料。
技术方案：本发明提供的一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将淀粉和糊精与水混合，升温至50~70℃，继续搅拌2~4h，使溶液变均一；
（2）将丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酰胺，pH调节剂，引发剂和交联剂与水混合，搅拌均匀后加入到淀粉糊中，继续反应2~6h过滤干燥粉碎即可得到有内养护功能的水泥水化热调控材料。
所述各组分按质量百分比组成为：
淀粉 10~20%
糊精 10~20%
丙烯酸 1~5%
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 1~5%
丙烯酰胺 1~5%
pH调节剂 1~5%
引发剂 1~2%
交联剂 0.1~1%
水 余量。
步骤1中所述淀粉为小麦淀粉，可溶性淀粉，木薯淀粉，糯淀粉，藕淀粉，南瓜淀粉，所述糊精为麦芽糊精。
步骤2中所述pH调节剂为碳酸钠，碳酸氢钠中的一种。
步骤2中所述引发剂为过硫酸钠，过硫酸胺或硫酸铈铵中的一种。
步骤2中所述交联剂为硅酸钠，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种。
本发明的有益效果：通过糊精和淀粉两种结构相似的原料与吸水性的单体反应，再进行交联，紧密的将两种内养护和水泥水化两种不同性能的材料结合起来，获得一种具有内养护效果的水剂水化热调控材料。在调控高强混凝土水泥水化，减少内外温度差从而减少温度裂缝的同时，能缓慢的释放出水分，提高基体的湿度，抑制自干燥效应，减少自收缩裂缝。起到了双重效果，减小了混凝土早期开裂风险。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容不局限于实施例表述的范围。
本发明的实施例中无特别说明，所采用的水泥均为小野田52.5水泥。水泥水化放热速率的测定使用美国TA公司TAM AIR等温量热仪，测试温度为20℃，测试试件为净浆，水胶比为0.4，水泥水化调控材料的添加百分比相对于胶材的质料。以最大放热速率峰值降低幅度作为本发明水化调控材料性能的判定标准，相同条件下放热速率峰值降低幅度越大则表明水泥水化调控材料性能越好。测试方法参照GB/T 2022-1980。
本发明实施例中，测试采用的混凝土配合比为：水泥320kg/m3,粉煤灰80kg/m3,河沙753kg/m3，粗集料1084 kg/m3，水160 kg/m3，粉煤灰为一级粉煤灰，砂子为细度模数为2.6的中砂，石子为粒径5-20mm连续级配的碎石，所用的对比例的掺量均为胶凝材料的0.8%，有内养护功能的材料预吸自身质量10倍的水。
混凝土绝热温升使用舟山市博远科技开发有限公司BY-ATC/JR型绝热温升仪器，绝热温升测试初始温度为15℃。
混凝土抗压强度和凝结时间参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。
自收缩测试采用25×25×250mm的棱柱体试件，干缩试件置于20±2℃，相对湿度60±5%的干燥室，自收缩试件置于20±2℃，自收缩试件采用自粘性铝箔密封，采用上海第二光学仪器厂生产的JDY-2型万能测长仪测其长度变形。
实施例1
具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将20g小麦淀粉，10g麦芽糊精与40g水混合，升温至50℃，搅拌2h，使溶液变均一；
（2）将5g丙烯酸，1g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸, 5g丙烯酰胺。1g碳酸钠，2g过硫酸钠，1g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与15g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应6h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
实施例2
具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将10g可溶性淀粉，20g麦芽糊精与40g水混合，升温至70℃，搅拌4h，使溶液变均一；
（2）将1g丙烯酸，5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸, 1g丙烯酰胺。5g碳酸氢钠，1g过硫酸铵，0.1g 硅酸钠与16.9g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应2h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
实施例3
具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将15g木薯淀粉，15g麦芽糊精与40g水混合，升温至60℃，搅拌3h，使溶液变均一；
（2）将2.5g丙烯酸，2.5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸, 2.5g丙烯酰胺。2.5g碳酸钠，1.5g过硫酸钠，0.5g 新戊二醇二丙烯酸酯与18g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应4h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
实施例4
具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将11g糯淀粉，15g麦芽糊精与40g水混合，升温至55℃，搅拌2.5h，使溶液变均一；
（2）将4g丙烯酸，2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,3g丙烯酰胺。1.5g碳酸钠，1.5g硫酸铈铵，0.8g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与21.2g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应5.5h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
实施例5
（1）将17g藕淀粉，11g麦芽糊精与40g水混合，升温至67℃，搅拌3.6h，使溶液变均一；
（2）将2g丙烯酸，2.5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸, 3g丙烯酰胺。3.2g碳酸氢钠，1.7g过硫酸铵，0.6g 新戊二醇二丙烯酸酯与19g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应3.3h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
实施例6
（1）将14g南瓜淀粉，12g麦芽糊精与40g水混合，升温至58℃，搅拌3.1h，使溶液变均一；
（2）将2.3g丙烯酸，2.7g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸, 3.1g丙烯酰胺。1.9g碳酸钠，0.9g硫酸铈铵，0.4g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与22.7g水混合，搅拌均匀和加入到淀粉糊中，继续反应4.9h过滤干燥粉碎后即可得到有养护功能的水泥水化热调控材料。
对比例1
基准试件
对比例2
参照CN104788605B实施例1制备的养护剂材料
对比例3
参照CN104609767A实施例1制备的水化热调控材料
表1
| 性能 样品 | 掺量/wt% | 凝结时间/h | 14d自收缩 | 28d抗压强度/Mpa | 水化最大速率降低峰值/% |
| 实施例1 | 0.8 | 14.3 | 0.055‰ | 48.5 | 80.1 |
| 实施例2 | 0.8 | 17.1 | 0.085‰ | 45.4 | 84.9 |
| 实施例3 | 0.8 | 18.1 | 0.078‰ | 44.5 | 83.5 |
| 实施例4 | 0.8 | 16.5 | 0.069‰ | 45.1 | 81.1 |
| 实施例5 | 0.8 | 17.6 | 0.055‰ | 43.1 | 82.4 |
| 实施例6 | 0.8 | 17.2 | 0.068‰ | 45.3 | 83.5 |
| 对比例1 | 0 | 6.9 | 0.321‰ | 51.4 | 0 |
| 对比例2 | 0.8 | 7.1 | 0.033‰ | 50.9 | 0 |
| 对比例3 | 0.8 | 16.1 | 0.308‰ | 47.7 | 89.1 |
由表1可见：与对比例1相比，所制得的实施例兼有内养护和水泥水化调控两种效果。减少自收缩的效果和水化最大速率降低峰值的效果与对比例2和对比例3相比，虽然效果不及对比例2和对比例3，但也具有较好的调控效果，从表中还可以看出，通过调整不同组分的含量和反应条件，可以制备具有不同内养护和水化速率调控性能的水化热调控材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将淀粉和糊精与水混合，升温至50~70℃，继续搅拌2~4h，使溶液变均一；
（2）将丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酰胺，pH调节剂，引发剂和交联剂与水混合，搅拌均匀后加入到淀粉糊中，继续反应2~6h过滤干燥粉碎即可得到有内养护功能的水泥水化热调控材料。
2.根据权利要求1所述的具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，所述各组分按质量百分比组成为：
淀粉 10~20%
糊精 10~20%
丙烯酸 1~5%
丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 1~5%
丙烯酰胺 1~5%
pH调节剂 1~5%
引发剂 1~2%
交联剂 0.1~1%
水 余量。
3.根据权利要求1所述的具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中淀粉为小麦淀粉、可溶性淀粉、木薯淀粉、糯淀粉、藕淀粉、南瓜淀粉，所述糊精为麦芽糊精。
4.根据权利要求1所述的具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中pH调节剂为碳酸钠，碳酸氢钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中引发剂为过硫酸钠、过硫酸胺或硫酸铈铵中的一种。
6.根据权利要求1所述的具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述交联剂为硅酸钠、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种。
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