CN112125561B - 一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂、制备方法及应用 - Google Patents

一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂、制备方法及应用。所述调热缓凝剂包括以下材料：80%‑90%花粉提取液、5%‑10%葡萄糖酸钠、5%‑10%木质素磺酸钠。该水泥基材料调热缓凝剂通过以下步骤制得：将花粉烘干后粉碎，加入5‑10倍体积的酒精溶液进行萃取，过滤，浓缩，得到花粉提取液，然后原料混合将混合液蒸发结晶，干燥得到调热缓凝剂。相比于现有的糖类等缓凝剂，该水泥基材料调热缓凝剂绿色环保，价格低廉，制备过程简单，安全无毒，并且温度抑制效果明显，能显著降低前期水泥基材料水化热及水化速率峰值。

Description

一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂、制备方 法及应用
技术领域
本发明属于水泥基材料外加剂，具体地说是一种植物花粉提取液水泥基材料调热缓凝剂、制备方法及应用。
背景技术
桥梁隧道工程、大坝工程和港口工程都涉及到大体积混凝土结构。大体积混凝土结构浇筑后，由于外界温度和水泥基材料水化温度的影响，会产生温度应力，但是由于受到内部和外部的约束作用，当拉应力超过容许拉应力时，会导致大体积混凝土的开裂。混凝土的开裂造成混凝土的强度和耐久性降低，从而不利于建筑物的安全性和美观性。因此，对大体积混凝土结构的温控防裂研究已经成为业内研究的热点。
为了减少大体积混凝土结构的裂缝，业内学者提出了大量的方法。主要是采用调整胶凝材料水化放热速率及放热量、采用合理的骨料级配和铺设冷却水管等方式降低大体积混凝土结构的水化温升。胶凝材料的水化是造成混凝土水化温升的内因，因此调整胶凝材料水化放热速率及放热量是混凝土温控防裂最直接、有效的方式。目前调整胶凝材料水化放热速率及放热量主要是加入缓凝剂，但是现在的缓凝剂对水化放热速率的调整主要是延长水泥基材料的诱导期，但是对水化放热峰值及前期水化放热量的降低有限。
发明内容
本发明的目的在于为了有效的降低水泥基材料的水化放热峰值及前期的水化放热量，而提供了一种基于植物花粉提取液水泥基材料调热缓凝剂、制备方法及应用。
本发明的技术方案如下：
一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，以质量百分比计包括如下组分：花粉提取液80％-90％、葡萄糖酸钠5％-10％、木质素磺酸钠5％-10％，各组分质量百分比之和为100％。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂，所述花粉提取液采用的花粉包括油菜花粉、茶花花粉、槐花花粉、柳树花粉、榆树花粉、杨树花粉或棉花花粉中的任意一种。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂，所述花粉提取液的质量百分比浓度为10％～20％。
以上所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)花粉提取液的获取：将花粉烘干后粉碎，加入5-10倍体积的酒精溶液进行萃取，过滤，然后进行浓缩，最后得到花粉提取液；
(2)原料混合：将花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于5-10倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；
(3)结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，步骤(1)中所述花粉烘干的温度为50℃-80℃；烘干时间为2h-10h。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，步骤(1)中所述酒精溶液的质量百分比浓度大于75％。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，步骤(1)中所述萃取时间为12h-72h，萃取的温度20-50℃。
进一步地，所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，步骤(1)中所述浓缩程度为1-5倍。以上浓缩程度为浓缩前溶液体积与浓缩后溶液体积之比。
本发明还提供了一种以上所述的水泥基材料调热缓凝剂在混凝土中的应用。
有益效果：
(1)花粉中的糖类、纤维素和氨基酸等有机成分和水泥溶液中的钙离子络合，减缓了水泥的水化速度，降低了前期水化热，从而有效的延长了水泥的凝结时间；
(2)本发明提供的缓凝剂能够有效的降低水泥基材料的水化放热峰值及前期水化放热量，适合在夏季高温的环境和其它需要延长凝结时间的工程中使用；
(3)木质素磺酸钠的掺入可以使花粉提取液有效的分散到水泥基材料中，并且木质素磺酸钠和葡萄糖酸钠可以进一步延缓水泥的水化；
(4)花粉原料容易获得，制备工艺简单，符合环保节能的理念，绿色环保，容易推广。
附图说明
图1为水化速率曲线图；
图2为水化放热曲线图。
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明做进一步说明，但不限于以下实施例。
以下实施例中水泥凝结时间测试方法参照GB/T1346～2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》的方法进行。
以下本实例中的水泥为普通硅酸盐水泥，环境温度为20℃，水和水泥质量比例为195：500。
实施例1
一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，以质量百分数计包括如下组分：油菜花粉提取液80％、葡萄糖酸钠10％、木质素磺酸钠10％。
以上水泥基材料调热缓凝剂的制备方法如下：
(1)油菜花粉提取液的获取：将油菜花粉于50℃烘干10h，粉碎，加入10倍体积的75％酒精溶液在20℃萃取48h，过滤，然后进行浓缩，浓缩程度为5倍，最后得到油菜花粉提取液，花粉提取液的质量百分比浓度为17％；
(2)原料混合：将油菜花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于10倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；
(3)结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
将以上水泥基材料调热缓凝剂以水泥质量2％的掺量加入水和水泥基材料中，均匀搅拌，测得初凝时间和终凝时间，数据记录到表1。
实施例2
一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，以质量百分数计包括如下组分：茶花花粉提取液90％、葡萄糖酸钠5％、木质素磺酸钠5％。
以上水泥基材料调热缓凝剂的制备方法如下：
(1)茶花花粉提取液的获取：将茶花花粉于80℃烘干2h，粉碎，加入5倍体积的80％酒精溶液在50℃萃取12h，过滤，然后进行浓缩，浓缩程度为1倍，最后得到茶花花粉提取液，茶花花粉提取液的质量百分比浓度为18％；
(2)原料混合：将茶花花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于5倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；
(3)结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
将以上水泥基材料调热缓凝剂以水泥基材料质量2％的掺量加入水和水泥基材料中，均匀搅拌，测得初凝时间和终凝时间，数据记录到表1。
实施例3
一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，以质量百分数计包括如下组分：槐花花粉提取液85％、葡萄糖酸钠5％、木质素磺酸钠10％。
以上水泥基材料调热缓凝剂的制备方法如下：
(1)槐花花粉提取液的获取：将槐花花粉于60℃烘干8h，粉碎，加入10倍体积的95％酒精溶液在40℃萃取36h，过滤，然后进行浓缩，浓缩程度为4倍，最后得到槐花花粉提取液，槐花花粉提取液的质量百分比浓度为20％；
(2)原料混合：将槐花花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于6倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；
(3)结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
将以上水泥基材料调热缓凝剂以水泥基材料质量2％的掺量加入水和水泥基材料中，均匀搅拌，测得初凝时间和终凝时间，数据记录到表1。
实施例4
一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，以质量百分数计包括如下组分：棉花花粉提取液88％、葡萄糖酸钠6％、木质素磺酸钠6％。
以上水泥基材料调热缓凝剂的制备方法如下：
(1)棉花花粉提取液的获取：将棉花花粉于60℃烘干8h，粉碎，加入10倍体积的95％酒精溶液在20℃萃取72h，过滤，然后进行浓缩，浓缩程度为4倍，最后得到棉花花粉提取液，棉花花粉提取液的质量百分比浓度为10％；
(2)原料混合：将棉花花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于10倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；
(3)结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
将以上水泥基材料调热缓凝剂以水泥基材料质量2％的掺量加入水和水泥基材料中，均匀搅拌，测得初凝时间和终凝时间，数据记录到表1。
对照例1：不加本发明调热缓凝剂，将水泥与水按量拌合，测得初凝时间和终凝时间，数据记录到表1。
表1本发明不同掺量调热缓凝剂与对照试样的凝结时间对比
Figure BDA0002690251720000041
实验数据表明，与对照组相比，本发明所制备的花粉提取液调热缓凝剂对水泥基材料具有非常好的缓凝效果，显著延长了凝结时间，为需要减缓水泥基材料水化速度的相关工程提供了保障。
下述实施列为调热缓凝剂对水泥水化速率及水化放热量的调整，主要通过水泥的水化放热过程来描述。水泥的水化放热过程监测采用TA公司的TAM AIR等温量热仪进行监测，测试温度为20℃。对水化速率的调整主要为水化放热峰值的大小和时间，水化放热量的调整主要为前期水化热的大小。
实施例5：取实施例2中的水泥基材料调热缓凝剂，水泥：调热缓凝剂：水＝10：0.2：5，均匀搅拌后在TAM AIR中监测140h。水化速率曲线为图1中c曲线；水化放热曲线为图2中c曲线。
对照例2：不掺加任何外加剂，水泥：水＝10：5，均匀搅拌后在TAM AIR中监测140h。水化速率曲线为图1中a曲线；水化放热曲线为图2中a曲线。
对照例3：掺加0.1％的蔗糖，水泥：蔗糖：水＝10：0.01：5，均匀搅拌后在TAM AIR中监测140h。水化速率曲线为图1中b曲线；水化放热曲线为图2中b曲线。
与对照组2相比，本发明所制备的花粉提取液调热缓凝剂，水化放热峰值降低83.06％。水化放热峰值推迟63h；水化放热量在140h降低50.16％。说明本发明所制备的花粉提取液缓凝剂可以有效的降低放热峰值且推后放热峰值，降低前期水化热，为需要温控防裂的相关工程提供了保障。

Claims (8)

1.一种基于植物花粉提取液的水泥基材料调热缓凝剂，其特征在于，以质量百分比计包括如下组分：花粉提取液80%-90%、葡萄糖酸钠5%-10%、木质素磺酸钠5%-10%，各组分质量百分比之和为100%，所述花粉提取液的质量百分比浓度为10%~20%。
2.根据权利要求1所述的水泥基材料调热缓凝剂，其特征在于，所述花粉提取液采用的花粉包括油菜花粉、茶花花粉、槐花花粉、柳树花粉、榆树花粉、杨树花粉或棉花花粉中的任意一种。
3.权利要求1所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）花粉提取液的获取：将花粉烘干后粉碎，加入5-10倍体积的酒精溶液进行萃取，过滤，然后进行浓缩，最后得到花粉提取液；（2）原料混合：将花粉提取液、葡萄糖酸钠和木质素磺酸钠溶解于5-10倍的去离子水，进行充分混合得到混合液；（3）结晶：将混合液蒸发结晶，干燥，得到水泥基材料调热缓凝剂。
4.根据权利要求3所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述花粉烘干的温度为50-80℃；烘干时间为2h -10h。
5.根据权利要求3所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述酒精溶液的质量百分比浓度大于75%。
6.根据权利要求3所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述萃取时间为12 h -72h，萃取的温度20-50℃。
7.根据权利要求3所述的水泥基材料调热缓凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述浓缩程度为1-5倍。
8.权利要求1所述的水泥基材料调热缓凝剂在混凝土中的应用。
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