一種有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑及製備方法

2023-09-16 23:28:15

專利名稱：一種有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑及製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有養護、保水功能的混凝土內養護劑及製備方法，屬混凝土外加劑技術領域。
背景技術：
高早強混凝土因為強度發展需要，早期水化速度較快，極易在早期(初凝至7d)產生內部自乾燥效應導致混凝土早期收縮。早期收縮的直接後果是導致受約束混凝土的貫穿性開裂。傳統的覆膜、塗膜、灑水等外部養護方法均對高早強混凝土抑制自乾燥效應不起作用。在攪拌過程中加入預吸水的內養護或自養護材料進行早期(7d以前)內養護，是緩解高早強混凝土早期收縮的重要手段。高吸水樹脂(簡稱SAP)是ー類典型的內養護材料。它含有大量親水基團，與水接觸吋，能形成吸水率為自身質量的數百倍甚至上千倍的水凝膠。國內外目前用於混凝土的高吸水樹脂成分主要為丙烯酸、丙烯醯胺。如Siriwatwechakul採用自由基聚合製備了交聯聚丙烯醯胺SAP，其吸鹼水率為2(T60g/g ；葉華製備了聚丙烯酸鈉型、無機鹽交聯聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸-丙烯醯胺共聚型三種SAP，三種SAP吸鹽水率、吸水率分別為75 120g/g、 35、5g/g，發現SAP內養護後對水泥水化程度無明顯區別。總體而言，目前此類SAP的吸鹽水率、吸鹼水率普遍為吸去離子水的1/1(Γ /5，耐鹽耐鹼性差，內養護作用有限。而混凝土拌合物及硬化後孔液均呈鹼性。因此，對SAP而言更重要的是其對鹼水的吸收能力及釋水能力，但是已有文獻均鮮有報導。因而，研究保水耐鹽耐鹼性混凝土內養護劑並將其用於低水膠比、高膠材摻量、高活性摻合料摻量的高早強混凝土具有積極意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種由有機吸水樹脂和無機水玻璃螯合交聯而成的混凝土內養護劑及製備方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料按照以下步驟混合得到將水玻璃用水稀釋後加入鹽酸直至形成低聚矽酸膠體；在上述膠體溶液中加入吸水樹脂粉末並攪拌，經過一段時間溶脹形成果凍凝膠狀溶液；過濾、烘乾並粉磨即得到有機-無機凝膠複合內養護劑；以所述起始原料的總重量計， 各成分的使用比例為
組成質量百分比wt%
水玻璃15 25
吸水樹脂粉末廣10鹽酸5 10
水55 79
其中，所述水玻璃的模數為2 3，濃度4Γ52波美度(° Β )，所述鹽酸的濃度為 0.2 2mol/L。吸水樹脂粉末是聚丙酸鈉粉末或聚丙烯醯胺粉末，粒徑為5(Γ250 μ m。有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑的製備方法，其特徵在於
(1)取模數為2 3、濃度44飛2°Be的水玻璃加水稀釋，用0. 2 2mol/L鹽酸調節水玻璃溶液PH值至3飛，經充分攪拌後得到低聚矽酸膠體溶液；
(2)在所述矽酸膠體溶液中緩慢、均勻地加入粒徑為5(Γ250μ m的吸水樹脂粉末，充分攪拌；
(3)經0.5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液，過濾後經70°C—100°C烘乾、粉磨至通過6(Γ200目篩即為有機-無機敖合的凝膠混凝土內養護劑。本發明的有機-無機凝膠複合內養護劑的結構形成機理在於吸水樹脂粉末與水接觸後產生大量陰離子基團，在離子間靜電斥力作用下導致高分子凝膠網絡擴張，水分和低聚矽酸膠體在滲透壓作用下進入高分子凝膠網絡，形成有機-無機凝膠複合結構。在整個溶脹過程中，可根據需要通過水玻璃濃度控制等製得不同吸鹼水率的混凝土內養護劑， 可通過PH值和溫度控制複合凝膠網絡的形成速度。進ー步地，本發明中的吸水樹脂優選聚丙酸鈉或聚丙烯醯胺，其粒徑優選為 50 250μπιο本發明的製備方法，具體為
首先，將水玻璃加水稀釋，使用鹽酸調節溶液PH值至3-6，並充分攪拌，形成低聚矽酸膠體溶液；然後，在所述矽酸膠體溶液中緩慢、均勻加入粒徑優選為5(Γ250μπι的吸水樹脂粉末並充分攪拌，經過0. 5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液；最後，經過濾、70°C — IOO0C的烘乾、粉磨至通過6(Γ200目即得到有機-無機凝膠複合內養護劑。本發明所製得的有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑廣泛應用於混凝土之中。本發明的有益效果在幹，所得內養護劑是ー種有機高分子和無機高分子混合交聯結構的吸水樹脂。內養護劑是宏觀上均勻、微觀上分相的共混交聯體系，同時兼具兩種交聯結構的特點，其結構中同時有機高分子鏈和無機高分子鏈的分子結構使其吸鹼水率與現有 SAP有很大區別，其吸鹼水率分別為15(Γ280倍，吸鹼水速率為0.05、. 10。結果顯示，使用 0. 059Γ0. 25%的有機-無機複合混凝土內養護劑可使摻矽灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低50%飛5%。另外，內養護劑施工性能好，不存在輕集料在混凝土攪拌過程中的集料上浮和離析問題。本發明產品可替代傳統內養護材料，在無需灑水、覆蓋、塗膜等情況下實現高早強混凝土的內養護。本發明所稱模數是指水玻璃中氧化矽和氧化鈉摩爾數之比； 本發明所述吸水樹脂主要成分為聚丙烯酸鈉或聚丙烯醯胺；
本發明所述水是指蒸餾水或去離子水。
具體實施方式
實施例1
(1)取模數為2.2的水玻璃25ml，溶於IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調節溶液pH 值至3. 5，經充分攪拌後得到矽酸膠體溶液；
(2)在矽酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、聚丙烯酸鈉樹脂吸去離子水，充分攪
拌；
(3)經過30min吸水溶脹後，得到果凍狀凝膠溶液，經過濾、烘乾、粉磨即得有機-無機複合凝膠內養護劑。80°C烘乾，粉磨至全部通過6(Γ200目篩，即8(Γ250μπι。內養護劑吸鹼水率為160g/g，吸鹼水速率為0. 08g/s。結果顯示，使用0. 18%內養護劑可使摻矽灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低55. 6%。實施例2:
(1)取模數為2.6的水玻璃溶液20ml，溶於IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調節溶液PH值至6，經充分攪拌後得到矽酸膠體溶液；
(2)在矽酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、吸去離子水380倍吸水樹脂超細粉末， 充分攪拌；
(3)經過Ih吸水溶脹後，得到果凍狀凝膠溶液，經過濾、烘乾、粉磨得到有機-無機複合凝膠內養護劑。內養護劑吸鹼水率為220g/g，吸鹼水速率為0. lOg/s。結果顯示，使用0. 25%的有機-無機複合混凝土內養護劑可使摻矽灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低62. 1。實施例3:
(1)取模數為2.8的水玻璃溶液22ml，溶於IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調節溶液PH值至5，經充分攪拌後得到矽酸膠體溶液；
(2)在矽酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、吸去離子水380倍吸水樹脂超細粉末， 充分攪拌；
(3)經過Ih吸水溶脹後，得到果凍狀凝膠溶液，經過濾、烘乾、粉磨得到有機-無機複合凝膠內養護劑。內養護劑吸鹼水率為176g/g，吸鹼水速率為0. 08g/s。結果顯示，使用0. 3%的有機-無機複合混凝土內養護劑可使摻矽灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低56. 2%。
權利要求
1.ー種有機-無機凝膠螯合的混凝土內養護劑，它以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料按照以下步驟混合得到將水玻璃用水稀釋後加入鹽酸直至形成低聚矽酸膠體；在上述膠體溶液中加入吸水樹脂粉末並攪拌，經過一段時間溶脹形成果凍凝膠狀溶液； 過濾、烘乾並粉磨即得到有機-無機凝膠複合內養護劑；以所述起始原料的總重量計，各成分的使用比例為組成質量百分比wt%水玻璃15 25吸水樹脂粉末廣10鹽酸5 10水55 79其中，所述水玻璃的模數為2 3，濃度4Γ52波美度(° Β )，所述鹽酸的濃度為 0.2 2mol/L。
2.根據權利要求1所述的有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑，其特徵在於所述吸水樹脂粉末是聚丙酸鈉粉末或聚丙烯醯胺粉末，粒徑為5(Γ250 μ m。
3.根據權利要求1所述的有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑的製備方法，其特徵在於(1)取模數為2 3、濃度44飛2°Be的水玻璃加水稀釋，用0. 2 2mol/L鹽酸調節水玻璃溶液PH值至3飛，經充分攪拌後得到低聚矽酸膠體溶液；(2)在所述矽酸膠體溶液中緩慢、均勻地加入粒徑為5(Γ250μ m的吸水樹脂粉末，充分攪拌；(3)經0.5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液，過濾後經70°C—100°C烘乾、粉磨至通過6(Γ200目篩即為有機-無機敖合的凝膠混凝土內養護劑。
全文摘要
一種有機-無機物螯合的凝膠混凝土內養護劑及製備方法，適用於混凝土領域，它以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料，起始原料的總重量計，各成分的使用比例按質量百分比wt%水玻璃15~25、吸水樹脂粉末1~10、鹽酸5~10、水55~79。其製備方法(1)將模數2-3，濃度44~52°Bé的水玻璃稀釋用水稀釋，用0.2~2mol/L鹽酸調節水玻璃溶液pH值至3-6，經充分攪拌後得到矽酸膠體溶液；(2)在矽酸膠體溶液中加入粒徑為50~250μm的吸水樹脂粉末，充分攪拌；(3)經吸水溶脹至果凍凝膠狀溶液後，通過過濾、烘乾、粉磨即得。採用本方法製備的內養護劑吸鹼水率為150~280g/g，吸鹼水速率為0.05~0.10g/s，可使混凝土自收縮率降低50%~65%。
文檔編號C04B24/28GK102557514SQ20121000678
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者丁慶軍, 劉榮進, 吳劍東, 周玉軍, 熊珂 申請人:吳劍東