CN114315204A - 一种低热大骨料混凝土用添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低热大骨料混凝土用添加剂及其制备方法，所述添加剂由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰10~15份、减水剂3~5份、聚乙烯醇纤维5~8份、纳米二氧化硅5~9份、蔗糖1~5份；所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发，采用水溶液自由基聚合法合成并经过真空干燥制得；所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。本发明所制得的添加剂能够在保证大骨料混凝土较低绝热温升的同时，增强了大骨料混凝土的流动性以及抗压强度，延长混凝土使用寿命，符合工程应用要求。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂技术领域，具体是一种低热大骨料混凝土用添加剂及其制备方法。
背景技术
我国近几十年以来修建了许多大型水工结构物，为航运事业的蓬勃发展提供了必要条件，这些大型水工结构物使用的混凝土为三级配或者四级配混凝土，也称大骨料混凝土。与普通建筑结构物使用的混凝土材料相比，大骨料混凝土中水和水泥的用量较少，粗骨料的用量较大，而且粗骨料的最大粒径较大，水化反应产生的水化热比普通混凝土要少的多，从而大大降低了水工结构物内部的温度应力，使得水工结构物的质量得以保证。
目前混凝土添加剂品种繁多，包括减水剂、缓凝剂、减缩剂、引气剂等。添加剂功能各不相同，例如减水剂可以降低混凝土单位用水量，降低绝热温升；缓凝剂可以抑制胶凝材料的水化进程，增长凝结时间；减缩剂能有效减小混凝土的自收缩和干燥收缩等。混凝土添加剂的使用有利于增强混凝土某些方面的性能，针对不同种类的混凝土有适用于不同的添加剂，但尚未报导过适用于低热大骨料混凝土的添加剂。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明目的在于提供一种低热大骨料混凝土用添加剂及其制备方法。本发明提供的添加剂能够在保证大骨料混凝土较低绝热温升的同时，增强了大骨料混凝土的流动性以及抗压强度，延长混凝土使用寿命，符合工程应用要求。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰10~15份、减水剂3~5份、聚乙烯醇纤维5~8份、纳米二氧化硅5~9份、蔗糖1~5份；所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发，采用水溶液自由基聚合法合成并经过真空干燥制得；所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
本发明方案的进一步优化：所述减水剂的制备是在40~50℃下采用水溶液自由基聚合法合成。
本发明方案的进一步优化：所述粉煤灰是Ⅱ级灰，密度为2.13g/cm3，细度为15.5%。
本发明方案的进一步优化：所述聚乙烯醇纤维的直径为40μm，长度为12mm。
本发明方案的进一步优化：所述纳米二氧化硅为无定形白色粉末，平均粒径为20nm。
本发明另一方面还提供所述低热大骨料混凝土用添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热搅拌，将混合物取出，再经过干燥，研磨，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
本发明方案的进一步优化：所述加热搅拌是在40-60℃下搅拌0.5-1.5h。
本发明方案的进一步优化：所述干燥是在60-70℃下进行干燥；所述研磨是用球磨机研磨0.5-1.0h。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果包括：
1、本发明以粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖为主要原料制备低热大骨料混凝土用添加剂，所得的添加剂能够在保证大骨料混凝土较低绝热温升的同时，增强了大骨料混凝土的流动性以及抗压强度，延长混凝土使用寿命，符合工程应用要求。
2、本发明提供的减水剂以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发，采用水溶液自由基聚合法合成。该减水剂合成方法简单，便于制作。且合成的减水剂成品能够在增强混凝土流动性的同时，改善水泥水化的放热性能，降低混凝土的绝热温升。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例所用的粉煤灰是Ⅱ级灰，密度为2.13g/cm3，细度为15.5%。所用聚乙烯醇（PVA）纤维，直径为40μm，长度为12mm。
所用纳米二氧化硅为无定形白色粉末，平均粒径为20nm。所用蔗糖为白色结晶性粉末。
实施例1
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰10份、减水剂3份、聚乙烯醇纤维5份、纳米二氧化硅8份、蔗糖3份。所述减水剂是所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份、丙烯磺酸钠20份、马来酸酐12份为单体，用双氧水5份、硫代硫酸钠3份和丙烯酸15份复合引发，在45℃下采用水溶液自由基聚合法合成并真空干燥制得。
所述添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热至50℃并搅拌，1h后将混合物取出，在60℃的温度下进行干燥，用球磨机研磨0.5h，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
实施例2
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰13份、减水剂4份、聚乙烯醇纤维6份、纳米二氧化硅7份、蔗糖3份。所述减水剂是所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份、丙烯磺酸钠20份、马来酸酐12份为单体，用双氧水5份、硫代硫酸钠3份和丙烯酸15份复合引发，在50℃下采用水溶液自由基聚合法合成并真空干燥制得。
所述添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热至45℃并搅拌，1h后将混合物取出，在70℃的温度下进行干燥，用球磨机研磨1h，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
实施例3
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰15份、减水剂5份、聚乙烯醇纤维8份、纳米二氧化硅9份、蔗糖4份。所述减水剂是所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份、丙烯磺酸钠20份、马来酸酐12份为单体，用双氧水5份、硫代硫酸钠3份和丙烯酸15份复合引发，在45℃下采用水溶液自由基聚合法合成并真空干燥制得。
所述添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热至50℃并搅拌，0.5h后将混合物取出，在60℃的温度下进行干燥，用球磨机研磨1h，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
实施例4
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰12份、减水剂4份、聚乙烯醇纤维7.5份、纳米二氧化硅7份、蔗糖5份。所述减水剂是所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份、丙烯磺酸钠20份、马来酸酐12份为单体，用双氧水5份、硫代硫酸钠3份和丙烯酸15份复合引发，在40℃下采用水溶液自由基聚合法合成并真空干燥制得。
所述添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热至55℃并搅拌，1h后将混合物取出，在70℃的温度下进行干燥，用球磨机研磨0.5h，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
实施例5
一种低热大骨料混凝土用添加剂，由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰10份、减水剂4份、聚乙烯醇纤维6份、纳米二氧化硅8份、蔗糖3份。所述减水剂是所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚30份、丙烯磺酸钠20份、马来酸酐12份为单体，用双氧水5份、硫代硫酸钠3份和丙烯酸15份复合引发，在45℃下采用水溶液自由基聚合法合成并真空干燥制得。
所述添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热至45℃并搅拌，1h后将混合物取出，在65℃的温度下进行干燥，用球磨机研磨0.5h，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
将上述实施例1-5制得的添加剂按照如下配方制成低热大骨料混凝土，所述大骨料混凝土由如下重量分数的原料制成：水泥233份、砂784份、大骨料1240份、添加剂8份和水130份。
所述大骨料为白云岩大骨料，骨料粒径范围：40mm~80mm。所述水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥，砂为硅质岩人工砂，水为自来水
为了进一步说明本发明方案的有益效果，以不使用添加剂的大骨料混凝土以及只使用普通PCA减水剂的大骨料混凝土进行对比。
对照例1
一种低热大骨料混凝土，由如下重量份数的原料制成：水泥233份、砂784份、大骨料1240份、水130份。
对照例2
一种低热大骨料混凝土，由如下重量份数的原料制成：水泥233份、砂784份、大骨料1240份、添加剂8份和水130份。所述添加剂与实施例1不同之处在于：所用的减水剂为普通PCA减水剂。
根据《水工混凝土试验规程》（SL/T 352-2020），制备上述实施例与对照例的大体积混凝土并测定混凝土坍落度、1d绝热温升、28d抗压强度，测试结果如表1所示。
表1：本发明添加剂应用在低热大骨料混凝土的性能测试结果
| 样品 | 坍落度/mm | 1d绝热温升/℃ | 7d抗压强度/MPa | 28d抗压强度/MPa |
| 实施例1 | 250 | 10.36 | 35.7 | 45.8 |
| 实施例2 | 242 | 10.46 | 34.6 | 44.4 |
| 实施例3 | 235 | 11.05 | 33.9 | 43.6 |
| 实施例4 | 246 | 10.82 | 35.2 | 45.1 |
| 实施例5 | 231 | 10.93 | 33.7 | 44.6 |
| 对照例1 | 195 | 13.82 | 28.5 | 38.5 |
| 对照例2 | 219 | 12.63 | 30.4 | 40.8 |
结论：根据上述对比试验结果可以看出，本发明实施例的强度等级可以达到C30，本发明所得的添加剂能够在保证大骨料混凝土较低绝热温升的同时，增强了大骨料混凝土的流动性以及抗压强度，延长混凝土使用寿命，符合工程应用要求。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种低热大骨料混凝土用添加剂，其特征在于：所述添加剂由以下重量份的原料制备而成：粉煤灰10~15份、减水剂3~5份、聚乙烯醇纤维5~8份、纳米二氧化硅5~9份、蔗糖1~5份；所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发，采用水溶液自由基聚合法合成并经过真空干燥制得；所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体，用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
2.根据权利要求1所述的低热大骨料混凝土用添加剂，其特征在于：所述减水剂的制备是在40~50℃下采用水溶液自由基聚合法合成。
3.根据权利要求1所述的低热大骨料混凝土用添加剂，其特征在于：所述粉煤灰是Ⅱ级灰，密度为2.13g/cm3，细度为15.5%。
4.根据权利要求1所述的低热大骨料混凝土用添加剂，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维的直径为40μm，长度为12mm。
5.根据权利要求1所述的低热大骨料混凝土用添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅的平均粒径为20nm。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种低热大骨料混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：按照上述比例称取粉煤灰、减水剂、聚乙烯醇纤维、纳米二氧化硅、蔗糖，混合均匀，得混合料；再加入与混合料等体积量的去离子水，加热搅拌，将混合物取出，再经过干燥，研磨，包装，即可制得低热大骨料混凝土用添加剂。
7.根据权利要求6所述的低热大骨料混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于：所述加热搅拌是在40-60℃下搅拌0.5-1.5h。
8.根据权利要求6所述的低热大骨料混凝土用添加剂的制备方法，其特征在于：所述干燥是在60-70℃下进行干燥；所述研磨是用球磨机研磨0.5-1.0h。
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