一種水泥水化速率調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土外加劑領(lǐng)域，具體涉及一種水泥水化速率調(diào)控材料及其制備方 法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥水化會放出大量的熱，當(dāng)混凝土中水泥水化所放出的熱量來不及散出時，混 凝土內(nèi)部溫度就會升高，而后期水化停止，混凝土溫度又會降至環(huán)境溫度；這種溫度變化會 引起混凝土體積變化，在受約束的條件下，當(dāng)溫度變形形成的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度 時，就會導(dǎo)致溫度裂縫的形成。為了減少溫度裂縫，必須降低混凝土溫升，因此需要調(diào)控水 泥的水化過程，盡量降低水泥加速期的水化速度，使得水泥水化所產(chǎn)生的熱量不要集中釋 放，為混凝土散熱爭取時間。
[0003] 專利EP1233008A1公開了 一種含有糊精的膨脹劑材料，采用市售無任何改性處 理、冷水溶解度低于70%糊精用于抑制水化熱，公開的結(jié)果顯示其使得混凝土溫度僅降低 了 1°C，效果不佳。
[0004] 專利CN201410010473公開了一種水化熱調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用：其使用 的表面交聯(lián)劑糊精，結(jié)果顯示交聯(lián)后效果有一定的提升，但效果還存不足。
[0005] 專利CN201410009447公開了一種中熱硅酸鹽水泥水化歷程調(diào)控材料，其由糊精、 改性糊精及油酸組成，公開的結(jié)果顯示最優(yōu)的配比能降低水泥水化最大速率峰值66. 3%， 但其制備過也較復(fù)雜。
[0006] 專利JP4905977B2公開糊精雖然有一定的水化熱抑制效果，但其使凝結(jié)時間大幅 度延長，強(qiáng)度降低。
[0007] 綜上所述，已有專利文獻(xiàn)雖然提到糊精有一定的水化速率調(diào)控功能，但糊精是淀 粉水解的中間產(chǎn)物，種類繁多，不是所有的糊精都具有優(yōu)秀的水化調(diào)控功能，且已經(jīng)公開的 結(jié)果中水化調(diào)控性能還有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水泥水化 調(diào)控材料。
[0009] 技術(shù)方案：
[0010] 申請人通過大量研宄發(fā)現(xiàn)：
[0011] 第一，糊精能有效降低水泥水化速率，本質(zhì)原因是：糊精在水泥顆粒表面形成一層 吸附層，這層吸附層降低了水分由外向水泥顆粒內(nèi)部迀移的速率，增加吸附層厚度，就能增 加水分由外向內(nèi)擴(kuò)散的難度，進(jìn)而降低水化速率。
[0012] 第二，糊精的分子量也會對吸附層的厚度有影響：過低的分子量，吸附位點(diǎn)少易解 吸附，降低吸附層的阻隔能力，且小分子量的糊精容易引起緩凝；過高的分子量又降低了飽 和吸附率，使得吸附效率降低。
[0013] 本發(fā)明通過糊精接枝一定量的水溶性聚合物，由于糊精本身吸附位點(diǎn)不減少，吸 附量不會發(fā)生變化，但接枝形成的水溶性聚合物增加吸附層厚度，進(jìn)而會更進(jìn)一步降低水 化速率。同時，為了得到性能優(yōu)異的水化調(diào)控材料，還對產(chǎn)物分子量、接枝量進(jìn)行控制。
[0014] 本發(fā)明提供的一種水泥水化調(diào)控材料，其為接枝有水溶性聚合物的糊精。
[0015] 作為優(yōu)選，所述糊精接枝前數(shù)均分子量為5000-1200(K)g/m〇l ;更優(yōu)選地，所述糊 精接枝前數(shù)均分子量為10000-60000g/mol。
[0016] 本發(fā)明使用的各種糊精，其來源不受限制，可以由各種淀粉經(jīng)酸或者酶催化水解 得到，制備方法可參考本領(lǐng)域公開的文獻(xiàn)資料；糊精的冷水溶解性不受限制，可以為不完全 冷水可溶的白糊精，也可為完全溶解的黃糊精或者麥芽糊精。
[0017] 作為進(jìn)一步優(yōu)選所述接枝水溶性聚合物的單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥 乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯或丙烯酰胺。
[0018] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，接枝水溶性聚合物時，單體用量為糊精質(zhì)量的0. 2-30%，優(yōu)選 1-20 % 〇
[0019] 本發(fā)明水溶性聚合物和糊精的接枝方法可以參考本領(lǐng)域公開方法；如利用硝酸鈰 銨或過硫酸鉀作為引發(fā)劑，在糊精分子鏈上引發(fā)水溶性單體聚合，對糊精進(jìn)行接枝改性；弓丨 發(fā)劑用量為水溶性單體聚合物質(zhì)量的〇. 5-3%。
[0020] 本發(fā)明還提供了上述水泥水化調(diào)控材料在混凝土中的應(yīng)用，所述水泥水化調(diào)控材 料的摻量（相對于膠材的用量）為0.05-3%，優(yōu)選0. 1-2%，更優(yōu)選0. 15-1%。
[0021] 有益效果：本發(fā)明提供的水泥水化調(diào)控材料制備工藝簡單、成本低廉，其對水泥 水化速率調(diào)控性能相對于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升，能降低水泥水化最大放熱速率峰值超過 80%。同時，該水化速率調(diào)控材料對水泥的水化的影響不同于傳統(tǒng)小分子緩凝劑，該調(diào)控 材料對水化的誘導(dǎo)期影響較小甚至沒有影響，但卻能大幅的降低加速期及減速期的水化速 率，而傳統(tǒng)小分子緩凝劑主要是延長水泥水化誘導(dǎo)期，而對水泥水化加速期及減速期的水 化速率基本無影響（見圖1)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明水泥水化速率調(diào)控材料與傳統(tǒng)緩凝劑（蔗糖）對水泥水化不同的影 響規(guī)律（TAM AIR等溫量熱儀測試得到）。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下實(shí)施例更詳細(xì)的描述了根據(jù)本發(fā)明的方法制備的水泥水化速率調(diào)控材料及 其性能，并且這些實(shí)施例以說明的方式給出，但這些實(shí)施例不限制本發(fā)明的范圍。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例中，分子量采用Agilent 1200 Infinity凝膠滲透色譜儀測定。
[0025] 水泥水化放熱過程監(jiān)測采用美國TA公司TAM AIR等溫量熱儀，測試溫度為20°C， 測試試件為凈漿，水膠比為〇. 4,水泥水化速率調(diào)控材料的添加百分比相對于膠材的質(zhì)料。 以最大放熱速率峰值降低幅度作為本發(fā)明水化調(diào)控材料性能的判定標(biāo)準(zhǔn)，相同條件下放熱 速率峰值降低幅度越大則表明水泥水化速率調(diào)控材料性能越好，更能避免水泥水化的集中 放熱。
[0026] 混凝土抗壓強(qiáng)度參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行； 混凝土凝結(jié)時間參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例中，混凝土配合比如表1所示。其中，水泥使用小野田52. 5水泥；一 級粉煤灰；細(xì)集料為河沙，表觀密度2. 63g/cm3,細(xì)度模數(shù)為2. 60 ;粗集料為5?20mm連續(xù) 極配碎石。
[0028] 表I. 1混凝土基礎(chǔ)配合比（kg/m3)
[0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水泥水化調(diào)控材料，其特征在于：所述水泥水化調(diào)控材料為接枝水溶性聚合物 的糊精。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化調(diào)控材料，其特征在于：所述糊精接枝前的 數(shù)均分子量為5000-120000g/mol ;優(yōu)選地，所述糊精接枝前數(shù)均分子量為10000-60000g/ mol 〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化調(diào)控材料，其特征在于：所述接枝水溶性聚合 物的單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙 烯酸羥丙酯或丙烯酰胺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種水泥水化調(diào)控材料，其特征在于：接枝水溶 性聚合物時，單體用量為糊精質(zhì)量的0. 2-30%，優(yōu)選1-20%。
5. 權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的水泥水化調(diào)控材料在混凝土中的應(yīng)用，其特征在于： 所述水泥水化調(diào)控材料的摻量為〇. 05-3 %，優(yōu)選0. 1-2 %，更優(yōu)選0. 15-1 %。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種水泥水化調(diào)控材料，其為接枝水溶性聚合物的糊精。該材料制備工藝簡單、成本低廉，其對水泥水化速率調(diào)控性能相對于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升，能降低水泥水化最大放熱速率峰值超過80％。
【IPC分類】C04B28-00, C04B24-38
【公開號】CN104609769
【申請?zhí)枴緾N201510061816
【發(fā)明人】田倩, 王文彬, 李華, 劉加平, 李磊, 張小磊, 陸安群, 李司晨
【申請人】江蘇蘇博特新材料股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月5日