CN112723788A - 一种高效节水养护材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效节水养护材料，该养护材料主要由功能性吸水高分子材料、增稠组分、增粘组分和表面活性剂组成，按重量份计，主要由以下原材料组合而成：淀粉类高吸水树脂45~50份、纤维素类高吸水树脂30~45份、增稠组分10~20份、增粘组分5~10份、阴离子表面活性剂2~5份。本发明通过表面活性剂分散、提高高分子材料颗粒比表面积、降低掺量使其在混凝土中更加均匀，同时充分发挥不同粒径吸水高分子材料在胶凝材料水化过程的吸水与释水功能，实现混凝土塑性收缩和开裂显著降低、长期力学性能和耐久性能相当。
Description
技术领域：
本发明属于建筑工程材料技术领域，具体涉及一种高效节水养护材料。
背景技术：
混凝土是使用量最大的建筑材料，裂缝一直是影响混凝土及其结构耐久性的关键因素，而混凝土收缩则是导致混凝土开裂的直接原因。混凝土早期塑性收缩、干燥收缩及温度收缩都将对混凝土结构的使用性和稳定性带来挑战，对于高强高性能混凝土显得尤为重要。因此，混凝土收缩性能的改善措施一直是研究的热点。在混凝土凝结硬化过程中，混凝土中水分蒸发及胶凝材料的水化消耗了大量的水分，导致混凝土中毛细管压力增加，很大程度上会引起混凝土塑性收缩增加。混凝土内养护主要是通过向混凝土中加入某种吸水组分，将其均匀的分散在混凝土中，使其内部存储的水分在胶凝材料水化过程中缓慢释放，改善混凝土的内部湿度状态，促进胶凝材料进一步水化，最终实现混凝土强度和耐久性的进一步提升，很大程度上解决高性能混凝土收缩开裂问题。
专利“一种水泥基材料内养护剂及其制备和应用”（CN 106007539 A）公布的内养护剂是一种高性能混凝土缓控释水内养护材料，其是由海藻酸钠、黄原胶、消石灰、醋酸钠、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、偏高岭土、硅藻土、氧化石墨烯和硅烷偶联剂组成的复合物、交联剂和引发剂反应得到，其在减少收缩的功能条件下可适当提高混凝土抗压强度；专利“一种混凝土内养护剂及其制备方法”（CN 108911786 A）公布的内养护剂是耐盐高吸水树脂，内氧化剂由丙烯酰胺，含有丙烯酰胺基的磺酸盐、含双键的羧酸盐与交联剂反应制成，具有高吸水行和高耐盐性；专利“一种水溶性高吸水树脂内养护剂的制备方法”（CN112094074 A）公布的内养护剂是一种水溶性高吸水树脂，主要是通过将不饱和烯胺类单体类单体、有机氟类单体、不饱和聚磷酸酯在催化剂作用下进行自由基聚合反应，反应完成后再采用改性硅丙乳液进行二次改性得到，岂可降低混凝土早期收缩并提高耐久性。众多专利中公布的内养护剂主要包含吸水树脂、陶粒、多孔沸石粉、改性硅藻土等，而含有高吸水树脂的内养护材料主要是改性高吸水树脂本身性能以得到特定高性能的混凝土。本专利通过高吸水树脂种类选型和粒度控制实现高吸水树脂在混凝土碱性环境中的可控释放水分并降低吸水树脂释放水分后对混凝土力学性能的影响，在此基础上通过增稠组分和增粘组分实现塑性混凝土高保水和良好的工作性能，达到降低混凝土塑性收缩的目的，最后利用高水溶性的阴离子表面活性剂进行分散高效养护材料以提高混凝土的匀质性，实现高效节水养护材料对混凝土塑性收缩和干燥收缩的双效降低、力学性能和耐久性能不降低。
发明内容：
针对现有专利和文献中内养护技术的现状，结合高吸水树脂材料内养护特性规定其种类、分子量和粒度以更好发挥养护效果，另外，利用小分子增粘增稠组分改善混凝土工作性能的特点和保水特性、高溶解性阴离子表面活性剂的分散作用，最终实现节水养护材料的内养护。
为了实现上述目的，该发明的技术方案：一种高效节水养护材料，其特征在于，该养护材料主要由功能性吸水高分子材料、增稠组分、增粘组分和表面活性剂组成，按重量份计，主要由以下原材料组合而成：淀粉类高吸水树脂45~50份、纤维素类高吸水树脂30~45份、增稠组分10~20份、增粘组分5~10份、阴离子表面活性剂2~5份。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，淀粉类高吸水树脂由丙烯酰胺接枝共聚的高吸水树脂磨细而成，其分子量为2000~3000，比表面积为500~750m2/kg。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，纤维素类高吸水树脂由丙烯酸接枝共聚的高吸水树脂磨细而成，其分子量为3000~5000，比表面积为750~1000m2/kg。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，增粘组分由分子量为8000~15000的纤维素醚组成。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，增稠组分可由温轮胶、黄原胶的一种或两种组成。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，阴离子表面活性剂可由十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇醚羧酸钠的一种或几种组成。
上述一种高效节水养护材料，其特征在于，制备混凝土时高效节水养护材料掺量宜为胶凝材料总量的0.1~0.5%，掺高效节水养护材料的混凝土单方用水量应增加10~30kg。
本发明所述的一种高效节水养护材料的使用可以有效降低混凝土的塑性收缩和单位面积 内开裂面积、提高混凝土耐久性能、不降低混凝土力学性能。具体而言，该高效节水养护材 料的使用可以实现混凝土1d塑性收缩降低≥60％，混凝土开裂面积降低≥70％，混凝土90d抗 压强度比≥100％，90d电通量比≤90％。
实施例1：
本发明实施例提供了一种高效节水养护材料，具体组成如下：淀粉类高吸水树脂45份、纤维素类高吸水树脂35份、纤维素醚5份、温轮胶3份、黄原胶9分、十二烷基磺酸钠3份。淀粉类高吸水树脂比表面积为563m2/kg、纤维素类高吸水树脂比表面积为798m2/kg。
采用不掺本发明所述高效节水养护材料的混凝土作为基准进行试验，该试验中高效节水养护材料的掺量为胶凝材料总量的0.1%，单方用水量增加10kg，混凝土配合比如下表所示。
试验原材料包括：金隅P·O42.5水泥；粉煤灰为河北唐山II级灰；细度模数为2.6的河砂；颗粒粒径为5~20mm连续级配碎石；减水剂为河北某公司生产的聚羧酸减水剂。
实施例2：
改变实施例1中不同组分的比例，具体组成如下：淀粉类高吸水树脂50份、纤维素类高吸水树脂35份、纤维素醚5份、温轮胶5份、阴离子表面活性剂5份。淀粉类高吸水树脂比表面积为563m2/kg、纤维素类高吸水树脂比表面积为798m2/kg。
采用不掺本发明所述高效节水养护材料的混凝土作为基准进行试验，该试验中高效节水养护材料的掺量为胶凝材料总量的0.2%，单方用水量增加18kg，混凝土配合比如下表所示。
试验原材料包括：金隅P·O42.5水泥；粉煤灰为河北唐山II级灰；细度模数为2.6
的河砂；颗粒粒径为5~20mm连续级配碎石；减水剂为河北某公司生产的聚羧酸减水剂。
| 编号 | 水泥 | 粉煤灰 | 高效节水养护材料 | 砂 | 石 | 水 | 减水剂 |
| 实施例2 | 316 | 124 | 0.88 | 746 | 1110 | 173 | 4.1 |
上述实施例1和2中，制备得到的混凝土的性能如下：
实施例1和2中采用的高效节水养护材料的组分相同，但各组分的比例及在混凝土中的掺量不同，通过分别对比实施例1和基准1、实施例2和基准2可知，混凝土在坍落度（180±10mm）和含气量（4%~5%）相当条件下，混凝土1d塑性收缩降低≥65%，混凝土开裂面积降低≥60%，混凝土90d抗压强度比和电通量相当。该高效节水养护材料的使用可以有效提高混凝土的体积稳定性和抗裂性能，并改善了混凝土的长期力学性能和耐久性能。
Claims (7)
1.一种高效节水养护材料，其特征在于，该养护材料主要由功能性吸水高分子材料、增稠组分、增粘组分和表面活性剂组成，按重量份计，主要由以下原材料组合而成：淀粉类高吸水树脂45~50份、纤维素类高吸水树脂30~45份、增稠组分10~20份、增粘组分5~10份、阴离子表面活性剂2~5份。
2.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，淀粉类高吸水树脂由丙烯酰胺接枝共聚的高吸水树脂磨细而成，其分子量为2000~3000，比表面积为500~750m2/kg。
3.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，纤维素类高吸水树脂由丙烯酸接枝共聚的高吸水树脂磨细而成，其分子量为3000~5000，比表面积为750~1000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，增粘组分由分子量为8000~15000的纤维素醚组成。
5.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，增稠组分可由温轮胶、黄原胶的一种或两种组成。
6.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，阴离子表面活性剂可由十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇醚羧酸钠的一种或几种组成。
7.根据权利要求1所述的一种高效节水养护材料，其特征在于，制备混凝土时高效节水养护材料掺量宜为胶凝材料总量的0.1~0.5%，掺高效节水养护材料的混凝土单方用水量应增加10~30kg。
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