CN111377652A - 一种大体积混凝土水化温升抑制剂、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大体积混凝土水化温升抑制剂及其制备方法。本发明所述抑制剂由多孔陶粒、相变材料及淀粉基水化热调控材料组成，所述多孔陶粒的粒径为1mm‑25mm，表面孔径为10‑300um；所述相变材料为石蜡、八水合氢氧化钡中的一种或两种以任意比例混合。本发明利用混凝土多孔结构且空隙相对封闭的特性，应用多孔陶粒作为载体，负载相变材料，吸收大体积混凝土水化产生的热量，结合水化热调控技术，降低水泥水化放热速率，延缓大体积混凝土温升速率，降低大体积混凝土温峰；同时本技术采用的相变储能材料在大体积混凝土温降阶段起到热量补偿作用，可以降低混凝土结构里表温差，减少非贯穿性的表面开裂现象。
Description
技术领域
本发明涉及大体积混凝土水化温升抑制剂、其制备方法及其应用，属于建筑材料领域混凝土抗裂温控外加剂范畴。
背景技术
水泥混凝土是当今世界用量最大的建筑材料，广泛用于市政、桥梁、铁路、水利水电等领域。作为一种人造石，混凝土主要由水泥水化产物、砂、石等材料组成，具有抗压强度高、可塑性强、价格便宜等优点，同时作为一种多孔材料，水泥混凝土具有保温性能好、导热性差等特点。由于水泥水化放热量大且快，导致混凝土浇筑后短期内积累大量的热，而由于混凝土导热系数低，结构温升迅速，此现象在大体积结构尤为显著，在高温季节大体积混凝土温峰甚至可超过70℃。由于热胀冷缩的原因，混凝土达到温峰后温度会逐渐降低至环境温度，在此温降过程中由于温降导致的收缩会使混凝土产生开裂。国内外研究及工程实践均表明温度收缩是混凝土结构开裂最重要的原因之一。
为解决混凝土温峰高的问题，实际工程中通常采用降低水泥用量、使用大掺量矿物掺合料、埋设冷却水管等措施，可以在一定程度上减少甚至避免温度裂缝的产生。外加剂方面，混凝土水化热调控材料可以调节水泥水化历程，降低水化放热速率，减少温度开裂。JP3729340B2和JP4905977B2公开了一种糊精为主体的产品技术，通过控制其冷水中的溶解度，实现水泥水化放热的调控。CN104098288B、CN104628296B、CN105039461B、CN105060762B公开了利用酶或酸催化水解制备水化热调控材料的方法。CN103739722B、CN104592403B、CN104609766A、CN104609769B、CN104609770B、CN104610503B、CN104628297B、CN104710131B、CN104710132A公开的方法提出对糊精进行交联、烷氧化、接枝、包裹改性等，进而实现性能的提升。混凝土水化热调控材料具有抑制水泥水化速率的作用，在有散热前提的混凝土结构中表现出降低温峰、减少温度收缩、降低开裂风险的作用，因此很适合于较薄的混凝土结构。由于混凝土的导热性差，大体积混凝土内部热量聚积后难以快速散出，即使水泥水化速率得到了抑制，热量的累积得不到及时的散发，难以起到降低温峰的作用，因此混凝土水化热调控材料不适用于大体积混凝土。针对大体积混凝土散热问题，除采用降低水泥用量，布设冷却水管等施工技术方案外，采用相变储能材料吸收水泥水化的热量，从而为散热赢得时间是另外一种技术手段。CN105254233B提出一种相变储能混凝土及其制造方法，以中空的金属材料装置作为相变储能材料的载体，内部装入储能材料后再进行密封，利用储能相变材料的吸热实现混凝土温峰的降低。传统使用方法中，相变材料需要预先密封包装，且用量相对较大，一定程度上限制了该技术的应用。
发明内容
本发明针对大体积混凝土降低温峰难的问题，提出一种适用于大体积混凝土的水化温升抑制剂、其制备方法及其应用。利用混凝土多孔结构且空隙相对封闭的特性，应用多孔陶粒作为载体，负载相变材料，吸收大体积混凝土水化产生的热量，结合水化热调控技术，降低水泥水化放热速率，延缓大体积混凝土温升速率，降低大体积混凝土温峰；同时本技术采用的相变储能材料在大体积混凝土温降阶段起到热量补偿作用，可以降低混凝土结构里表温差，减少非贯穿性的表面开裂现象。
本发明提供了一种大体积混凝土水化温升抑制剂，由多孔陶粒、相变材料及淀粉基水化热调控材料组成，各组分的重量百分比如下：
多孔陶粒： 70％-85％；
相变材料： 10％-30％；
淀粉基水化热调控材料： 5％-20％；
所述多孔陶粒的粒径为1mm-25mm，表面孔径为10-300um；
所述相变材料为石蜡、八水合氢氧化钡中的一种或两种以任意比例混合，其中所述石蜡选自相变点或熔点为30-80℃的石蜡中的任意一种或几种混合；
所述淀粉基水化热调控材料是一种由淀粉水解或酶解制得的淀粉多聚糖，所述淀粉多聚糖的数均分子量为5000-30000。
本发明所述的一种大体积混凝土水化温升抑制剂的制备方法，包括：将所述相变材料加热至设定温度，该温度高于相变材料的相变点或熔点10℃或以上，保持温度并加入多孔陶粒混合均匀，降低温度至30℃或以下，加入淀粉基水化热调控材料，混匀后即可得所述大体积混凝土水化温升抑制剂。
本发明所述的大体积混凝土水化温升抑制剂的应用，制备水泥净浆、砂浆或混凝土时随水泥等材料一同加入，无需改变常规水泥净浆、砂浆或混凝土的制备方法；所述大体积混凝土水化温升抑制剂掺加量为其胶材质量的1％-10％，尤其适用于掺加了钙类、镁类或钙镁类膨胀材料的膨胀混凝土。
本发明利用混凝土多孔结构且空隙相对封闭的特性，应用多孔陶粒作为载体，负载相变材料，吸收大体积混凝土水化产生的热量，结合水化热调控技术，降低水泥水化放热速率，延缓大体积混凝土温升速率，降低大体积混凝土温峰；同时本技术采用的相变储能材料在大体积混凝土温降阶段起到热量补偿作用，可以降低混凝土结构里表温差，减少非贯穿性的表面开裂现象。
附图说明
图1为掺加本发明实施例和对比例的50cm*50cm*50cm混凝土构件温升历程曲线。
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，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
烧瓶中加入熔点为30℃、40℃、70℃的石蜡各10g，加热至80℃使其融化，保持温度并加入多孔陶粒65g，混合均匀后，降低温度至30℃，加入5g数均分子量为5000-20000的淀粉多聚糖，混匀后即得产品实施例1。
实施例2
烧瓶中加入熔点为60℃的石蜡5g及八水合氢氧化钡5g，加热至90℃使其融化，保持温度并加入多孔陶粒70g，混合均匀后，降低温度至30℃，加入20g数均分子量为5000-30000的淀粉多聚糖，混匀后即得产品实施例2。
实施例3
烧瓶中加入10g八水合氢氧化钡，加热至90℃使其融化，保持温度并加入多孔陶粒85g，混合均匀后，降低温度至30℃，加入5g数均分子量为10000-30000的淀粉多聚糖，混匀后即得产品实施例3。
对比例1
数均分子量为5000-20000的淀粉多聚糖。
对比例2
熔点为30℃、40℃、70℃的石蜡等重量的混合物。
对比例3
按照实施例1中的配方及方法混合石蜡和淀粉多聚糖制备的样品。
通过监测50cm*50cm*50cm且六面均贴有保温板的混凝土构件的温度曲线评价上述实施例1及对比例1-3的性能，混凝土原材料、配合比、混凝土的制备参照GB 8076-2008规定执行，所用实施例抑制剂用量占胶材重量的2％，对比例中相应组分与实施例中组分的用量相等，混凝土温度曲线如图1所示。
由图1中可以看出，温峰最高构件是掺加等量相变材料的对比例2的混凝土，与其相比，使用了淀粉多聚糖的对比例1和对比例3(石蜡和淀粉多聚糖)混凝土构件温峰依次降低；与三个对比例相比，本发明所述的实施例1可以进一步降低混凝土结构的温峰，与此同时，本发明实施例1组别的混凝土在温降阶段的温度曲线相对更平缓，有利于减少大体积混凝土温降阶段的里表温差，避免表面浅层的温度裂缝。
掺加本发明所述实施例2和实施例3制备的产品，在50*50*50cm混凝土构件中，均可以降低水泥水化历程，温升值增加不超过12℃，改善大体积混凝土的温升历程，降低温度收缩导致的开裂风险。
Claims (5)
1.一种大体积混凝土水化温升抑制剂，其特征在于，由多孔陶粒、相变材料及淀粉基水化热调控材料组成，各组分的重量百分比如下：
多孔陶粒： 70％-85％；
相变材料： 10％-30％；
淀粉基水化热调控材料： 5％-20％；
所述多孔陶粒的粒径为1mm-25mm，表面孔径为10-300um；
所述相变材料为石蜡、八水合氢氧化钡中的一种或两种以任意比例混合；
所述淀粉基水化热调控材料是一种由淀粉水解或酶解制得的淀粉多聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土水化温升抑制剂，其特征在于，所述石蜡选自相变点或熔点为30-80℃的石蜡中的任意一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土水化温升抑制剂，其特征在于，所述淀粉多聚糖的数均分子量为5000-30000。
4.权利要求1至3任一项所述的一种大体积混凝土水化温升抑制剂的制备方法，其特征在于，包括：将所述相变材料加热至设定温度，该温度高于相变材料的相变点或熔点10℃或以上，保持温度并加入多孔陶粒混合均匀，降低温度至30℃或以下，加入淀粉基水化热调控材料，混匀后即可得所述大体积混凝土水化温升抑制剂。
5.权利要求1至3任一项所述的一种大体积混凝土水化温升抑制剂的制备方法，其特征在于，所述大体积混凝土水化温升抑制剂掺加量为其胶材质量的1％-10％。
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