CN112592099A - 一种高强度混凝土用添加剂的制备方法 - Google Patents

一种高强度混凝土用添加剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种高强度混凝土用添加剂的制备方法。本发明在使用时，首先通过利用产品的多孔隙及孔隙复合效应，增加了与混凝土之间的嵌合度，提高了与混凝的结合度，降低了混凝土的产生裂缝的可能，随后利用表面的阴离子聚丙烯酰胺对混凝土中游离的钙离子、镁离子等进行吸附，沉积在多孔颗粒内部，或对裂缝进行填充，达到及时修补效果，颗粒通过对于离子的吸附，填充多孔颗粒的内部，逐渐增加混凝土的力学性能，同时由于离子的加入，使其内部形成多维网状结构，进一步增强了力学性能，并且由于对于颗粒的增强，提高了高强混凝土的耐久性。

Description

一种高强度混凝土用添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种高强度混凝土用添加剂的制备方法。
背景技术
混凝土是一种水泥基复合材料，它是以水泥为胶结剂，结合各种集料、外加剂等而形成的水硬性胶凝材料。混凝土是当今用量最大的建筑材料，与其他建筑材料相比，混凝土生产能耗低、原料来源广、工艺简便、成本低廉且具有耐久、防火、适应性强、应用方便等特点。从社会发展和技术进步的角度来看，在今后相当长的时间内，混凝土仍是应用最广、用量最大的建筑材料。然而，由于混凝土自重大、脆性大和强度（尤其是抗拉强度）低，影响和限制了它的使用范围；同时，对于低强度的混凝土，在满足相同功能时用量较大，这加剧了对自然资源和能源的消耗，另外也增加了废气和粉尘的排放，增大了对能源的需求和环境的污染。
高强混凝土优异耐久性能的基础是其密实的孔隙结构。外界水分及其他有害成分很难通过孔隙进入混凝土内部，因此混凝土的劣化十分缓慢，能够有效保护内部钢筋不发生锈蚀，大大延长结构物的服役寿命。然而，一旦发生开裂，高强混凝土致密的孔结构就失去了意义，有害成分可通过裂缝进入混凝土内部使其发生劣化反应，严重危害结构物的安全性和耐久性。
高强混凝土具有强度高、耐久性好、流动性佳、抗渗性高等诸多优点，广泛应用于高层建筑结构、大跨度桥梁结构及某些特种结构。但由于高强混凝土水灰比较
低，水泥用量较高，混凝土构件浇筑时水化热较大，导致高强混凝土内部界面微裂缝增加、孔结构粗化，耐久性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对高强度混凝土内部界面易产生微裂缝、耐久性降低的问题，提供一种高强度混凝土用添加剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、盐酸溶液按质量比4:7～9超声震荡，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:15～18超声震荡，收集混合物；
（2）按重量份数计，取60～80份混合物、50～70份丙酮、20～25份添加剂、13～15份辅助剂、10～12份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，加热；
（3）待加热结束后，降温，加入辅助剂及表面活性剂，搅拌，出料，过滤，洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12:26～28:3～5，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28:10～15搅拌均匀，调节pH至7.5～8.0，超声震荡，过滤，洗涤，在120～130℃干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
优选地，所述步骤（1）中混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:5～7混合而成。
优选地，所述步骤（2）中添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
优选地，所述辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
优选地，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
优选地，所述步骤（3）中添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:7～9混合而成。
优选地，所述步骤（4）中复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:2～5:3～7混合而成。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以高岭石、壳聚糖作为基础原料，通过盐酸作用对于高岭石进行除杂及孔隙扩大，使壳聚糖很好的附着在孔隙内部，增强了吸附性能，通过壳聚糖的附着，增加了高岭石的表面活性，同时增加了抗菌性能，随后通过添加剂进行包裹，提高颗粒的分散性能，再通过辅助剂的作用，一是提高壳聚糖与颗粒的结合度，二是增加产品的耐水性能，随后通过与复合料进行混合，利用添加物的作用，使得形成的多孔二氧化硅沉积在颗粒表面，实现了对其孔隙进行包裹，并且其中含有阴离子聚丙烯酰胺进行表面包裹，通过多孔二氧化硅沉积，在对颗粒进行增加支撑，提高力学性能的同时，也增强了吸附性能；
（2）本发明在使用时，首先通过利用产品的多孔隙及孔隙复合效应，增加了与混凝土之间的嵌合度，提高了与混凝的结合度，降低了混凝土的产生裂缝的可能，随后利用表面的阴离子聚丙烯酰胺对混凝土中游离的钙离子、镁离子等进行吸附，沉积在多孔颗粒内部，或对裂缝进行填充，达到及时修补效果，颗粒通过对于离子的吸附，填充多孔颗粒的内部，逐渐增加混凝土的力学性能，同时由于离子的加入，使其内部形成多维网状结构，进一步增强了力学性能，并且由于对于颗粒的增强，提高了高强混凝土的耐久性。
具体实施方式
混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:5～7混合而成。
添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:7～9混合而成。
复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:2～5:3～7混合而成。
一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、0.8mol/L盐酸溶液按质量比4:7～9超声震荡20min，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:15～18超声震荡10min，收集混合物；
（2）按重量份数计，取60～80份混合物、50～70份丙酮、20～25份添加剂、13～15份辅助剂、10～12份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，在70～80℃，加热2h；
（3）待加热结束后，降温中20～25℃，加入辅助剂及表面活性剂，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，使用乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12:26～28:3～5，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28:10～15搅拌均匀，调节pH至7.5～8.0，超声震荡3h，过滤，收集滤饼，将0.3mol/L盐酸与乙醇按体积比3:10混合，配制成洗涤液，对滤饼进行洗涤，在120～130℃干燥1h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
实施例1
混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:7混合而成。
添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:9混合而成。
复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:5:7混合而成。
一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、0.8mol/L盐酸溶液按质量比4:9超声震荡20min，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:18超声震荡10min，收集混合物；
（2）按重量份数计，取80份混合物、70份丙酮、25份添加剂、15份辅助剂、12份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，在80℃，加热2h；
（3）待加热结束后，降温中25℃，加入辅助剂及表面活性剂，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，使用乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12: 28:5，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28: 15搅拌均匀，调节pH至8.0，超声震荡3h，过滤，收集滤饼，将0.3mol/L盐酸与乙醇按体积比3:10混合，配制成洗涤液，对滤饼进行洗涤，在130℃干燥1h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
实施例2
混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:6混合而成。
添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:8混合而成。
复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:6:5混合而成。
一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、0.8mol/L盐酸溶液按质量比4:8超声震荡20min，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:17超声震荡10min，收集混合物；
（2）按重量份数计，取70份混合物、60份丙酮、23份添加剂、14份辅助剂、11份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，在75℃，加,2h；
（3）待加热结束后，降温中23℃，加入辅助剂及表面活性剂，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，使用乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12:27:4，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28:13搅拌均匀，调节pH至8.0，超声震荡3h，过滤，收集滤饼，将0.3mol/L盐酸与乙醇按体积比3:10混合，配制成洗涤液，对滤饼进行洗涤，在125℃干燥1h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
实施例3
混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:5混合而成。
添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:7混合而成。
复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:2:3混合而成。
一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、0.8mol/L盐酸溶液按质量比4:7超声震荡20min，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:15超声震荡10min，收集混合物；
（2）按重量份数计，取60份混合物、50份丙酮、20份添加剂、13份辅助剂、10份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，在70℃，加,2h；
（3）待加热结束后，降温中20℃，加入辅助剂及表面活性剂，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，使用乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12:26:3，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28:10搅拌均匀，调节pH至7.5，超声震荡3h，过滤，收集滤饼，将0.3mol/L盐酸与乙醇按体积比3:10混合，配制成洗涤液，对滤饼进行洗涤，在120℃干燥1h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
对比例1
与实施例2基本相同，唯独不同的是缺少阴离子聚丙烯酰胺。
对比例2
与实施例2基本相同，唯独不同的是缺少正硅酸乙酯。
将实施例1-3和对比例1-2制备的高强度混凝土用添加剂按照添加量（质量比）15～25％加入混凝土中，搅拌均匀，进行检测，检测选用添加量20％：
将:实施例与对比例混合制备得到的复合高强度混凝土进行检测，取实施例与对比例制得的混凝土作为测试样品，养护28天后，测试其抗压强度，劈裂抗拉强度、总收缩率以及观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度。抗压强度和劈裂抗压强度按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试，得到的结果如表1所示。
表1：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗压强度（MPa） 132.3 136.3 131.4 116.2 103.8
劈裂抗压强度（MPa） 5.32 5.68 5.23 3.89 3.23
总收缩率/×10<sup>4</sup> 2.9 2.5 2.7 4.6 3.8
裂缝长度（cm） 0 0 0 1.8 2.3
综合上述，从表1可以看出本发明的高强度混凝土用添加剂效果更好，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）将混合料、盐酸溶液按质量比4:7～9超声震荡，过滤，将滤渣、冰醋酸及水按质量比7:3:15～18超声震荡，收集混合物；
（2）按重量份数计，取60～80份混合物、50～70份丙酮、20～25份添加剂、13～15份辅助剂、10～12份表面活性剂，首先将混合物、丙酮、添加剂放入反应器中，加热；
（3）待加热结束后，降温，加入辅助剂及表面活性剂，搅拌，出料，过滤，洗涤，干燥，收集干燥物，将干燥物、二氯甲烷及添加物按质量比12:26～28:3～5，搅拌混合，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水及复合料按质量比20:28:10～15搅拌均匀，调节pH至7.5～8.0，超声震荡，过滤，洗涤，在120～130℃干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即得高强度混凝土用添加剂。
2.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中混合料为高岭石、壳聚糖按质量比8:5～7混合而成。
3.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中添加剂为液体石蜡、聚乙二醇按质量比3:7混合而成。
4.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述辅助剂为戊二醛、三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
5.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中添加物为将乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵及水按质量比3:5:7～9混合而成。
7.根据权利要求1所述的高强度混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中复合料为将乙酸乙酯、阴离子聚丙烯酰胺及正硅酸乙酯按质量比10:2～5:3～7混合而成。
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