CN114956646A - 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法 - Google Patents

基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114956646A
CN114956646A CN202210662208.4A CN202210662208A CN114956646A CN 114956646 A CN114956646 A CN 114956646A CN 202210662208 A CN202210662208 A CN 202210662208A CN 114956646 A CN114956646 A CN 114956646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sap
cement
bicarbonate
based material
curing efficiency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210662208.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114956646B (zh
Inventor
万克树
姜晴
孙圣栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210662208.4A priority Critical patent/CN114956646B/zh
Publication of CN114956646A publication Critical patent/CN114956646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114956646B publication Critical patent/CN114956646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/10—Acids or salts thereof containing carbon in the anion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明公开了一种基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，所述方法为向SAP内养护水泥基材料中加入可溶性碳酸氢盐。本发明通过往水泥基材料中掺入适量的碳酸氢钠或碳酸氢铵，可同时起到促凝和控制水泥孔隙溶液中钙离子浓度的作用，进而提高SAP在水泥浆体中的吸放水曲线峰值并延缓解析时间，提高了终凝点SAP的保水量，即提升了SAP的有效内养护水量，从而提高了内养护效率；相比于不掺杂碳酸氢钠或碳酸氢铵的含SAP水泥基材料，自收缩实验证明本发明方法能够显著提升内养护效率，降低水泥基材料的自收缩量，SAP内养护效率的提高能够降低SAP的用量，从而有利于提升水泥基材料的力学性能和降低经济成本。

Description

基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法
技术领域
本发明涉及一种基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法。
背景技术
SAP内养护是一种在低水灰比水泥基材料中通过掺入超吸水树脂形成SAP蓄水库，在水化后期再释放出早期吸收的水分来缓解自收缩的技术。在水泥基材料SAP内养护领域，目前亟待解决的问题是如何提高SAP的内养护效率。对于内养护效率较低的含SAP水泥浆体，需要增加SAP用量才能达到完全消除水泥基材料的自收缩，这不仅增加了经济成本，而且由于更多SAP用量会产生更多空隙，从而削弱了混凝土的力学性能和耐久性。因此，考虑到混凝土性能和经济成本，提高含SAP水泥基材料的内养护效率至关重要。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术SAP内养护效率偏低导致SAP掺量多、经济成本高、SAP水泥基材料力学性能差的问题，提供一种通过掺入碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，该方法能够有效提高SAP内养护效率，从而降低混凝土中SAP的用量。
技术方案：本发明所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，所述方法为往SAP内养护水泥基材料中加入可溶性碳酸氢盐。
其中，所述可溶性碳酸氢盐为碳酸氢钠或碳酸氢铵。
其中，水泥基材料中可溶性碳酸氢盐的加入量为水泥粉体质量的0.05％～1.0％。
其中，水泥基材料中可溶性碳酸氢盐的加入量为水泥粉体质量的0.1％～0.4％。
其中，水泥基材料中SAP的掺入量为水泥粉体质量的的0.05％～0.5％。
其中，所述SAP是指离子型SAP；离子型SAP是指改性聚丙烯酸型SAP以及改性聚丙烯酸型与聚丙烯酰胺的复合型SAP。
其中，所述改性聚丙烯酸型SAP为聚丙烯酸钠型SAP和聚丙烯酸钾型SAP。
其中，所述水泥基材料为水泥净浆、水泥砂浆或水泥混凝土中的一种。
SAP内养护的主要目的是将浆体的湿度保持在较高水平，进一步缓解自收缩。理论上，SAP中的水不应该在自收缩零点之前过早释放，因为这部分水仅仅起到拌和水的作用。为了提高SAP的内养护效率，通过提高SAP在自收缩零点的保水能力，即增加有效内养护水量可以有效提高SAP的内养护效率。一般而言，水泥基材料自收缩起点接近水泥终凝时间。在内养护领域，由于浆体孔隙溶液中溶解的Ca2+离子和SAP中的-COO-之间能够形成离子交联，增加了SAP内部网络的交联度，极大地削弱了离子型SAP的保水能力。因此，降低水泥浆体早期孔隙溶液中的钙离子浓度可能是提高SAP内养护效率的有效方法。在水泥孔隙溶液的碱性环境里，碳酸氢盐比碳酸盐在引入同样数量碳酸根离子时，可大幅降低引入阳离子的数量(引入的阳离子数量多可能会使孔隙溶液中的离子总浓度变高，降低SAP的主要吸水动力渗透压，导致SAP的吸水峰值提升不够显著)，特别是碳酸氢铵在碱性环境里排出氨气几乎不引入阳离子，因此本发明一方面通过降低水泥基材料孔隙溶液中钙离子浓度起到降低SAP的交联度、提高SAP吸水率的作用，从而提高SAP的有效内养护水量，进而提高SAP内养护效率，另一方面利用碱性物质对水泥基材料有促凝的作用，可以使水泥浆体自收缩起点与SAP开始释放内养护水的时间相匹配，从而进一步提高SAP的内养护效率，同时还能尽可能少的引入外来阳离子，从而最大程度地提升渗透压，进而提高SAP有效内氧化水和内养护效率。
有益效果：本发明通过往水泥基材料中掺入适量的碳酸氢钠或碳酸氢铵，可同时起到促凝和控制水泥孔隙溶液中钙离子浓度的作用，进而提高SAP在水泥浆体中的吸放水曲线峰值并延缓峰值出现时间，让处于终凝点的吸水量更多，即有效内养护水量更大，从而提高了内养护效率；相比于不掺杂碳酸氢钠碳酸氢铵的SAP内养护水泥基材料，本发明方法使SAP内养护水泥基材料有效内养护水量得到了大幅提高，自收缩曲线直接验证了本发明方法能够显著提升内养护效率，降低水泥基材料的自收缩量，SAP内养护效率的提高，不但能够降低SAP的用量，节约成本，而且对水泥基材料的力学性能也有帮助。
附图说明
图1为实施例1中不同碳酸氢钠掺量情况下SAP在水泥浆体中的吸放水曲线；
图2为实施例1中掺入碳酸氢钠和不掺入碳酸氢钠的含SAP的水泥浆体的自收缩曲线；
图3为实施例2中掺入碳酸氢铵和不掺入碳酸氢铵的含SAP的水泥浆体的自收缩曲线；
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
实施例1为碳酸氢钠对SAP在水泥浆体中的吸放水曲线和自收缩曲线的影响：
吸放水曲线实验原材料由以下成分组成：以硅酸盐水泥粉体质量100份为基准，自来水的加入量为35份，聚丙烯酸钠型SAP的掺量为0.2份，碳酸氢钠的掺量分别为0，0.1，0.2，0.3，0.4份；其中，碳酸氢钠加入量为0作为对照样品。
将上述多组平行实验的原材料在水泥净浆搅拌机中混合搅拌成型后，分别进行凝结时间测试和水泥浆体中吸放水曲线测试。首先，在室温下，获取不同碳酸氢钠掺量实验组和对照组浆体终凝时间。初凝时间通过维卡仪实验测定。经测试，碳酸氢钠掺量从低到高的各组样品的终凝时间分别为380min，355min，330min，310min，290min。
其次，获取不同碳酸氢钠掺量样品的SAP的吸放水曲线。SAP吸放水曲线的获取方法参见专利(专利公开号为CN110967353A)公开的方法。
获得的吸放水曲线如图1所示，图1中标注了对应的终凝时间。有效内养护水量为浆体终凝点SAP的吸水率。实施例1中不同碳酸氢钠掺量情况下的SAP的有效内养护水量如表1所示。
表1
Figure BDA0003691183910000031
从图1和表1中可见，碳酸氢钠的掺入，可提高SAP峰值吸水率，延迟SAP峰值出现时间，缩短浆体终凝时间，最终提高有效内养护水量。其中，相对于对照组，掺入0.20％碳酸氢钠的实验组，有效内养护水量可提高约49.2％。
进一步，在最佳碳酸氢钠掺量下(水泥质量的0.20％)，通过波纹管法测量掺碳酸氢钠和不掺碳酸氢钠的SAP水泥浆体的自收缩曲线，来比较内养护效率。
自收缩曲线的实验由如下成分组成：以硅酸盐水泥粉体质量100份为基准，自来水的加入量为35份，聚丙烯酸钠型SAP的掺量为0，0.2和0.3份，碳酸氢钠的掺量固定为0.2(最佳掺量)。具体实验设计如表2所示。
表2
Figure BDA0003691183910000032
Figure BDA0003691183910000041
其中0SAP-0NaH组为空白对照，没有掺入SAP和碳酸氢钠；0.2SAP-0Na组掺入了0.2wt％的SAP，没有掺入碳酸氢钠；0.2SAP-0.2Na组掺入了0.2wt％的SAP，掺入了0.2wt％的碳酸氢钠；其余组别命名类似。测试周期定为14d。此实验中wt％以水泥质量为基准。
表2中的各组自收缩测量结果如图2所示。从图2可知：无论是0.2SAP-0Na组与0.2SAP-0.2Na组还是0.3SAP-0Na组与0.3SAP-0.2Na组，可以发现，掺入碳酸氢钠的SAP组的自收缩曲线都要显著高于不掺入碳酸氢钠的SAP组，降低了水泥基材料的自收缩，甚至引发早期膨胀，这说明自收缩得到缓解的根本原因是掺入碳酸氢钠可以使SAP有效内养护水量增多，进而提高内养护效率，因此本发明方法能够显著提升内养护效率，降低早期自收缩甚至让样品早期一定龄期内保持膨胀。
实施例2
实施例2为碳酸氢铵对SAP在水泥浆体中自收缩曲线的影响：
自收缩曲线的实验如下成分组成：以硅酸盐水泥粉体质量100份为基准，自来水的加入量为35份，聚丙烯酸钠型SAP的掺量为0，0.2和0.3份，碳酸氢铵的掺量固定为0.2份(参照实施例1中碳酸氢钠的掺量)。具体实验设计如表3所示。
表3
Figure BDA0003691183910000042
同样的，0SAP-0NH4组为空白对照，没有掺入SAP和碳酸氢铵；0.2SAP-0NH4组掺入了0.2wt％的SAP，没有掺入碳酸氢铵；0.2SAP-0.2NH4组掺入了0.2wt％的SAP和0.2wt％的碳酸氢铵；其余组别命名类似。测试周期定为14d。此实验中wt％以水泥质量为基准。
表3中的各组自收缩测量结果如图3所示。从图3可知：同样地，无论是0.2SAP-0NH4组与0.2SAP-0.2NH4组还是0.3SAP-0NH4组与0.3SAP-0.2NH4组，可以发现，掺入碳酸氢铵的SAP组的自收缩曲线都要高于不掺入碳酸氢铵的SAP组，从而说明本发明方法降低了水泥基材料的自收缩，甚至引发早期膨胀，同时也说明了自收缩得到缓解的根本原因是掺入碳酸氢钠可以使SAP有效内养护水量增多，进而提高内养护效率。
本发明通过在SAP内养护水泥基材料中加入适量碳酸氢盐，不但可以调控水泥凝结时间，而且通过控制钙离子的量调控SAP吸放水曲线，增加了有效内养护水量(即增加SAP的吸水率)，从而改善内养护效率，降低水泥基材料中SAP的用量。

Claims (8)

1.一种基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：所述方法为往SAP内养护水泥基材料中加入可溶性碳酸氢盐。
2.根据权利要求1所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：所述可溶性碳酸氢盐为碳酸氢钠或碳酸氢铵。
3.根据权利要求2所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：水泥基材料中可溶性碳酸氢盐的加入量为水泥粉体质量的0.05％～1.0％。
4.根据权利要求3所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：水泥基材料中可溶性碳酸氢盐的加入量为水泥粉体质量的0.1％～0.4％。
5.根据权利要求1所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：水泥基材料中SAP的掺入量为水泥粉体质量的的0.05％～0.5％。
6.根据权利要求5所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：所述SAP是指离子型SAP；离子型SAP是指改性聚丙烯酸型SAP以及改性聚丙烯酸型与聚丙烯酰胺的复合型SAP。
7.根据权利要求6所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：所述改性聚丙烯酸型SAP为聚丙烯酸钠型SAP和聚丙烯酸钾型SAP。
8.根据权利要求1所述的基于碳酸氢盐提高水泥基材料SAP内养护效率的方法，其特征在于：所述水泥基材料为水泥净浆、水泥砂浆或水泥混凝土中的一种。
CN202210662208.4A 2022-06-13 2022-06-13 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法 Active CN114956646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210662208.4A CN114956646B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210662208.4A CN114956646B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114956646A true CN114956646A (zh) 2022-08-30
CN114956646B CN114956646B (zh) 2023-09-19

Family

ID=82960828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210662208.4A Active CN114956646B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114956646B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11348021A (ja) * 1998-06-10 1999-12-21 Sekisui Chem Co Ltd セメント硬化体の製造方法
JP2000095954A (ja) * 1998-09-25 2000-04-04 Aisin Seiki Co Ltd 吸水性樹脂組成物
US20050288182A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-29 Kazushi Torii Water absorbent resin composition and production method thereof
WO2012133734A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 株式会社日本触媒 粒子状吸水剤およびその製造方法
CN106749803A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 山东昊月新材料股份有限公司 一种提高sap制备效率的工艺方法
CN110967353A (zh) * 2019-12-09 2020-04-07 东南大学 一种基于射线成像测量sap在水泥浆体中吸放水曲线的方法
CN110964149A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 镇江苏博特新材料有限公司 一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法
CN111847999A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 深圳市奇信集团股份有限公司 一种增强砂浆及其制备方法
CN114956734A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 东南大学 基于氢氧化物提高水泥基材料sap内养护效率的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11348021A (ja) * 1998-06-10 1999-12-21 Sekisui Chem Co Ltd セメント硬化体の製造方法
JP2000095954A (ja) * 1998-09-25 2000-04-04 Aisin Seiki Co Ltd 吸水性樹脂組成物
US20050288182A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-29 Kazushi Torii Water absorbent resin composition and production method thereof
WO2012133734A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 株式会社日本触媒 粒子状吸水剤およびその製造方法
CN106749803A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 山东昊月新材料股份有限公司 一种提高sap制备效率的工艺方法
CN110964149A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 镇江苏博特新材料有限公司 一种具有内养护功能的水泥水化热调控材料的制备方法
CN110967353A (zh) * 2019-12-09 2020-04-07 东南大学 一种基于射线成像测量sap在水泥浆体中吸放水曲线的方法
CN111847999A (zh) * 2020-07-07 2020-10-30 深圳市奇信集团股份有限公司 一种增强砂浆及其制备方法
CN114956734A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 东南大学 基于氢氧化物提高水泥基材料sap内养护效率的方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEN,DP ET AL: "internal curing of high-performance blended cement mortars", 《ACI MATERIALS JOURNAL》, pages 408 - 411 *
张力冉;孔祥明;邢锋;付孝谌;董必钦;: "高吸水树脂内养护混凝土的氯离子渗透及碳化性能", 河南科技大学学报(自然科学版), no. 01, pages 7 - 8 *
李明;王育江;王文彬;张建亮;田倩;刘加平;: "高吸水树脂在水泥基材料中的早期吸水与释水行为", 硅酸盐学报, no. 11, pages 59 - 65 *
赵建兵等: "木质素基丙烯酸系吸水性树脂研究进展", 《中国科技论文在线》 *
赵建兵等: "木质素基丙烯酸系吸水性树脂研究进展", 《中国科技论文在线》, no. 09, 15 September 2008 (2008-09-15), pages 5 - 17 *
钱雄等: "碱液处理SAP在大掺量粉煤灰体系中的性能研究", 《混凝土》 *
钱雄等: "碱液处理SAP在大掺量粉煤灰体系中的性能研究", 《混凝土》, no. 09, 30 September 2018 (2018-09-30), pages 91 - 94 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114956646B (zh) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106007596B (zh) 一种肥效缓释型水泥基胶凝材料及其制备方法
CN112408819B (zh) 一种矿渣基碱激发胶凝材料及其制备方法和应用
CN111792902A (zh) 一种高强耐水型磷石膏复合胶凝材料及其制备方法
CN103819114A (zh) 喷射混凝土用低碱聚合物高效液态速凝剂的制备方法
CN114656237B (zh) 一种基于钛石膏的路基填料及其制备方法和应用
CN111285654A (zh) 一种脱硫建筑石膏基复合胶凝材料的制备方法
CN1314617C (zh) 一种封闭混凝土高能延迟膨胀剂及其制备方法
CN114956734B (zh) 基于氢氧化物提高水泥基材料sap内养护效率的方法
CN114436613A (zh) 免处理锯泥基胶凝材料及其制备方法与应用
CN114605121A (zh) 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法
CN114956646A (zh) 基于碳酸氢盐提高水泥基材料sap内养护效率的方法
CN108439919A (zh) 一种纤维增强的渗透结晶型混凝土
CN109437614B (zh) 常温养护的低碱溶出量的碱激发胶凝材料及其制备方法
CN114920475B (zh) 一种钛石膏矿粉基复合胶凝材料
CN109824316A (zh) 超低温防冻混凝土及其制备方法
CN115432969A (zh) 用于3d打印的具有固碳能力的生物炭混凝土及其制备方法
CN109133767A (zh) 一种用于混凝土的高保坍性岩石基矿物外加剂及其制备方法
CN115340314A (zh) 一种全寿命周期修复水泥基材料裂缝的添加剂及其应用
CN108083674B (zh) 一种适用于硫铝酸盐水泥的缓凝剂
CN115466081B (zh) 一种提高水泥基材料sap内养护效率的方法
CN109867456B (zh) 一种硫酸镁的应用、包含硫酸镁的硅酸盐水泥及其制备和应用
JP4028966B2 (ja) セメント系組成物の製造方法
CN110510969A (zh) 一种基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法
RU2270815C1 (ru) Комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы и способ ее приготовления
CN115403324B (zh) 一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant