專利名稱：混凝土水化熱降低劑的配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混凝土外加劑，具體涉及一種橋梁、大壩、港口、工民建等大體積混凝土施工，能降低混凝土水化熱10℃以上的混凝土外加劑。
背景技術(shù)：
港口工程、橋梁工程、大壩等土木工程中，有些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尺寸較大。由于結(jié)構(gòu)尺寸大，水泥水化熱引起的混凝土溫升不易散發(fā)，形成較大的內(nèi)外溫度差異。較大的溫度變化和差異引起混凝土體積變化，在受約束的情況下，會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。如果不采取一定的降溫措施，混凝土很容易開裂，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，給整個(gè)工程帶來極其嚴(yán)重的危害。
在日本明石海峽大橋工程中為防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，制定了嚴(yán)格的溫控措施，采用了高貝利特水泥及礦物摻合料。國內(nèi)目前對(duì)大體積混凝土的設(shè)計(jì)、施工也采取了一定的控制溫度應(yīng)力的措施，概括起來主要有(1)降低水泥用量；(2)采用加冰手段降低入倉溫度；(3)預(yù)埋冷卻水管；(4)加強(qiáng)保溫和養(yǎng)護(hù)措施。溫控措施還較落后，控制過程也較復(fù)雜，成本較高。摻用減水劑也可以達(dá)到降低水泥水化熱的目的，但其降低溫度有限。而國內(nèi)尚未有，通過摻加外加劑將水泥水化熱溫峰降低10℃以上的的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能降低混凝土水化熱10℃以上的混凝土外加劑的配制方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為混凝土水化熱降低劑的配制方法，它是將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在5～55℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶1～50。
該混凝土水化熱降低劑配制方法簡單，產(chǎn)品摻入混凝土中，能有效地較低混凝土水化熱；所述產(chǎn)品即使摻量很小時(shí)，和未摻所述產(chǎn)品的對(duì)照組相比其降低水化熱的作用已很明顯，摻0.3％時(shí)，1d水化熱值減少80kJ/kg，約40％；3d減少63kJ/kg，約25％；7d減少54kJ/kg，約19％。大于0.4％摻量以后，1d水化熱值減少68％～86％；3d最少減少97kJ/kg，約39％；7d最少減少71kJ/kg，約25％。一般來說，隨著摻量的增加，抑制水化熱的作用越來越強(qiáng)。從所述產(chǎn)品的混凝土絕熱溫升試驗(yàn)結(jié)果可以看出在混凝土中摻0.4％所述產(chǎn)品，對(duì)降低混凝土早期的絕熱溫升有較好的效果。3d齡期的絕熱溫升降低78％，7d齡期的絕熱溫升降低14％，到10d齡期時(shí)才持平；在實(shí)際工程中，能大幅度地削低混凝土的水化熱溫升，有利于大體積混凝土的溫控防裂。所述產(chǎn)品不僅能顯著減少水泥水化熱、降低混凝土早期絕熱溫升，而且溫升速率小，峰值溫度滯后約6天，預(yù)示著加入所述產(chǎn)品后混凝土具有優(yōu)良的熱學(xué)穩(wěn)定性，有利于降低混凝土的初期溫度應(yīng)力，減少大體積溫度裂縫的產(chǎn)生。其耐久性試驗(yàn)也表明加入所述產(chǎn)品的混凝土具有較高的密實(shí)性能、抗碳化及抗侵蝕性能和抗開裂性能，對(duì)混凝土的耐久性十分有利。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在5～55℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶1～50。
實(shí)施例2
將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在10～50℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶5～40。
實(shí)施例3將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在15～40℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶8～35。
實(shí)施例4將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在18～35℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶10～25。
實(shí)施例5將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在18～35℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶10～25。
實(shí)施例6將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在18～35℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；分離后的固相進(jìn)行干燥；粉碎，細(xì)度小于0.315mm。所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶12～20。
將上述產(chǎn)品進(jìn)行測試現(xiàn)場采用機(jī)械開挖方式挖出兩個(gè)3m×3m×2.5m的基坑，邊緣用人工修理整齊。每個(gè)基坑中分別在沿對(duì)角線和中軸上布置3層溫度傳感器，每層有7個(gè)測點(diǎn)。
現(xiàn)場澆注混凝土，采用現(xiàn)場75m3/h攪拌站拌合，所有原料按配合比自動(dòng)計(jì)量，降低劑用人工加入。用混凝土運(yùn)輸車將拌好的混凝土運(yùn)到基坑處，并將罐內(nèi)混凝土直接放入已布置好溫度傳感器的基坑內(nèi)。整個(gè)澆筑過程約2h，總方量50m3?；炷脸跄?，在其表面覆蓋麻袋保溫并灑水養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)場較筑的同時(shí)留樣，在試驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)，測試其7d、14d、28d的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果列于表1。
表1 現(xiàn)場澆注混凝土抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果

澆筑完畢等混凝土初凝后進(jìn)行各測點(diǎn)溫度測量，開始每2h測量一次，最高溫度出現(xiàn)以后兩天改為每4h測量一次。現(xiàn)場測試結(jié)果為混凝土入倉溫度為24℃，摻所述產(chǎn)品的混凝土平均最高溫度為62.7℃，出現(xiàn)在混凝土澆筑后的76小時(shí)左右。不摻所述產(chǎn)品的混凝土平均最高溫度為72.6℃，出現(xiàn)的時(shí)間為澆筑后的34小時(shí)左右?，F(xiàn)場測試結(jié)果表明，摻水化熱降低劑的大體積混凝土內(nèi)部平均最高溫度比不摻的混凝土要低10℃左右，溫峰出現(xiàn)的時(shí)間比對(duì)比組延長近42小時(shí)，這對(duì)于控制大體積混凝土的早期溫度裂縫是十分有利的。
將該產(chǎn)品用于橋墩施工墩座最大平面尺寸為7.85m×4.2m，砼標(biāo)號(hào)為C40，施工時(shí)采用鋼模板。
每個(gè)墩座40多方砼，采取一次澆筑成型方式，墩座澆筑膠凝材料用量大，水化熱較高，且墩座周長超過20m，尺寸較大，所以有必要對(duì)墩座進(jìn)行溫控。由于墩座混凝土澆筑在海上進(jìn)行，受漲落潮的影響無法使用正常的溫控措施。采用所述產(chǎn)品后，經(jīng)現(xiàn)場10天跟蹤測試可知所述產(chǎn)品的摻入使混凝土內(nèi)部最高溫度降低了8.3℃～12.8℃，并且還能減小混凝土降溫速率，使混凝土不至于因?yàn)榻禍剡^快產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力?；炷翝仓?0天后拆模，摻所述產(chǎn)品的墩座未出現(xiàn)溫度裂縫，未摻所述產(chǎn)品的墩座發(fā)現(xiàn)有3條溫度裂縫。試驗(yàn)證明所述產(chǎn)品的摻入對(duì)降低混凝土最高溫度，減小混凝土降溫速率，有很好的效果，能有效的控制大體積混凝土溫度裂縫。
墩座測溫成果一覽表表2

該產(chǎn)品摻量小、操作簡單，可以節(jié)省大量能源和人力。設(shè)按加入0.4％摻量的所述產(chǎn)品計(jì)算，可大幅度降低混凝土內(nèi)早期溫度，達(dá)到墩座的抗裂要求，和通冷卻水管降溫相比，綜合造價(jià)可降低20％左右，而且所述產(chǎn)品可以在混凝土拌合過程中加入，不需要額外增加人力和能源。所以和其他混凝土溫控措施相比，顯然該實(shí)用新型是比較經(jīng)濟(jì)可行的。況且實(shí)際工程中會(huì)出現(xiàn)施工現(xiàn)場沒有淡水，用淡水作為冷卻水十分困難和有限的情況，這時(shí)用摻用所述產(chǎn)品來達(dá)到減低大體積混凝土內(nèi)部早期水化熱是十分必要和可行的方法。
所述產(chǎn)品水化熱測試結(jié)果 注(1)批號(hào)1為不所述產(chǎn)品的葛洲壩42.5 P.0水泥。
(2)批號(hào)2～5為42.5P.0水泥+所述產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種混凝土水化熱降低劑的配制方法，它是將選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在5～55℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；所述選自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸-乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料與水的摩爾比為1∶1～50。
2.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述分離后的固相進(jìn)行干燥，粉碎。
3.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述原料與水的摩爾比為∶1∶5～40。
4.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述原料與水的摩爾比為1∶8～35。
5.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述原料與水的摩爾比為1∶10～25。
6.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述原料與水的摩爾比為1∶12～20。
7.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為10～50℃。
8.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為15～40℃。
9.如權(quán)利要求1所述混凝土水化熱降低劑的配制方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為18～35℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土水化熱降低劑的配制方法，它是將選自聚丙烯酸－淀粉接枝物、聚羥基乙酸－乳酸共聚物、改性淀粉、聚羥基乙酸－乳酸共聚物、聚甲酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈烷基酯和乙基纖維素中的一種原料用水溶解；在5～55℃反應(yīng)，將反應(yīng)后的水相和固相進(jìn)行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑；所述原料與水的摩爾比為1∶1～50。該產(chǎn)品不僅能顯著減少水泥水化熱、降低混凝土早期絕熱溫升，而且溫升速率小，峰值溫度滯后約6天，預(yù)示著加入所述產(chǎn)品后混凝土具有優(yōu)良的熱學(xué)穩(wěn)定性，有利于降低混凝土的初期溫度應(yīng)力，減少大體積溫度裂縫的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)C04B103/60GK1810703SQ20051012055
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者雷宇芳, 劉秉京, 徐長生 申請(qǐng)人:中港第二航務(wù)工程局