一種高效減縮抗裂劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土外加劑，具體涉及一種高效減縮抗裂劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土的收縮以及由此產(chǎn)生的開裂，是混凝土工程質(zhì)量的一個(gè)頑癥，也是學(xué)術(shù)界和工程界一直關(guān)心的問題。近年來隨著化學(xué)外加劑技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各種磨細(xì)礦物摻合料的大量使用，以低水膠比和大摻量礦物摻合料為特征的當(dāng)代高性能混凝土開始逐漸取代以高水膠比和高水泥用量為特征的傳統(tǒng)混凝土，在建筑工程中扮演著主導(dǎo)的角色，被大量的推廣使用。由于高性能混凝土本身的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是漿體粘稠、保水性好、水分迀移受到一定限制，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)的同時(shí)產(chǎn)生自干燥，加大了混凝土的收縮和開裂風(fēng)險(xiǎn)?；炷凉こ塘芽p產(chǎn)生的原因很多，涉及到材料配合比、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及后期養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，并且這些因素之間相互交叉影響和作用，使得混凝土工程裂縫控制變的十分復(fù)雜。目前雖然對(duì)裂縫的成因已有較一致的認(rèn)識(shí)，并提出了許多見解和方法，但至今沒有得到有效控制。
[0003]從工程結(jié)構(gòu)失效破壞等特征來看，裂縫是結(jié)構(gòu)破壞失效的宏觀表現(xiàn)，而產(chǎn)生裂縫的機(jī)理過程除受各種荷載作用影響之外，體積收縮是混凝土產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵因素。因此，通過何種途徑來減小混凝土的收縮、提高混凝土抗裂性已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。目前解決的方法有在混凝土攪拌時(shí)加入纖維、膨脹劑及減縮劑等，其目的都是降低各種收縮變形，但各種外加劑的作用機(jī)理和效果均有不同。纖維的添加只是提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度，在一定程度上阻止了裂縫的擴(kuò)展和延伸，主要起到分散或均化收縮應(yīng)力的作用，不能從根本上消除裂縫的產(chǎn)生。膨脹劑是通過水化反應(yīng)生成膨脹結(jié)晶來補(bǔ)償混凝土收縮，雖然能補(bǔ)償早期收縮或產(chǎn)生微膨脹，但只有在合適摻量時(shí)(8%?12%)才能起到合適的補(bǔ)償效果，摻量過高時(shí)會(huì)造成混凝土強(qiáng)度損失大，摻量較少時(shí)補(bǔ)償效果不能充分發(fā)揮，抗裂效果較差。為了達(dá)到抗裂效果，目前膨脹劑在混凝土中摻量一般為膠凝材料總量的8%?12%，給長距離運(yùn)輸帶來高成本問題，導(dǎo)致現(xiàn)有膨脹劑的銷售輻射距離有限，不利于膨脹劑的應(yīng)用和推廣。目前國內(nèi)外使用的減縮劑多為聚醚和聚醚類衍生物，雖然能夠降低混凝土收縮，但多為液體產(chǎn)品，有效成分少，要達(dá)到所需的減縮效果需要大劑量摻入混凝土，這樣就無形中增加了混凝土的成本，而且液體減縮劑揮發(fā)性大，嚴(yán)重影響工人的身體健康，直接限制了其在國內(nèi)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的膨脹劑和減縮劑的不足，提供一種高效減縮抗裂劑及其制備方法。本發(fā)明產(chǎn)品為一種粉狀有機(jī)無機(jī)混合物，通過膨脹組分和減縮組分的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，能夠在低摻量條件下產(chǎn)生明顯的抗裂效果，從而大幅度降低抗裂混凝土的生產(chǎn)成本，為擴(kuò)大抗裂材料使用范圍提供幫助。
[0005]本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種高效減縮抗裂劑，由減縮組分和膨脹組分組成，所述減縮組分為梳型共聚物類減縮劑，膨脹組分為氧化鈣類膨脹劑，所述減縮組分與膨脹組分的質(zhì)量比為35:65?45:55；
[0007]所述梳型共聚物類減縮劑由聚乙二醇單烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、苯乙烯、聚丙烯酰胺按重量配比為I?2:1?2:0.5?1:0.5?I組成。
[0008]優(yōu)選的，所述梳型共聚物類減縮劑的平均分子量為40000?60000，大單體轉(zhuǎn)化率為 90%?95%。
[0009]所述氧化鈣類膨脹劑可商購，優(yōu)選的氧化鈣類膨脹劑中f-CaO含量260%、粒度2800 目。
[0010]本發(fā)明還提供了所述高效減縮抗裂劑的制備方法，包括如下步驟:
[0011](I)減縮組分的制備:將聚乙二醇單烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和苯乙烯按重量配比為I?2:1?2:0.5?I混合，并按聚乙二醇單烯丙基醚與雙氧水的摩爾比為10:1?5:1的比例加入0.lmol/L的雙氧水溶液，反應(yīng)開始后再將聚丙烯酰胺和過硫酸鹽類引發(fā)劑按重量比為1: 0.1?0.5:0.1分別滴加到反應(yīng)容器中，滴加時(shí)間控制在30min?6011^11，滴加完畢后保溫反應(yīng)211?311，保溫反應(yīng)結(jié)束后加堿中和至?!1=6.5?7.5，即得到所述減縮組分;通過改變上述各單體的重量比或摩爾比和滴加時(shí)間，可以在聚合反應(yīng)體系中合成不同聚醚大單體轉(zhuǎn)化率的梳型共聚物類減縮組分；
[0012](2)高效減縮抗裂劑的制備:先將膨脹組分加入到噴霧干燥塔的粉體加料器中，通過壓力為0.3?0.5MPa的壓縮空氣將膨脹組分輸送到干燥塔的頂部熱風(fēng)分配器的前端，通過溫度為180?200°C的干燥塔進(jìn)風(fēng)在熱風(fēng)分配器部位將膨脹組分快速干燥并均勻分散在熱氣流中；開啟噴霧干燥塔，升溫到噴霧干燥塔頂部的進(jìn)料口溫度為120-130 °C時(shí)，再用螺桿栗將步驟(I)制得的減縮組分輸送到噴霧干燥塔頂部的液體進(jìn)料口中，通過進(jìn)料口的高速離心霧化盤將液體減縮組分霧化成液滴直徑為50?100微米的微液滴，同時(shí)用熱風(fēng)分配器出來的、混有膨脹組分的高溫氣流快速加熱微液滴，微液滴中水分被高溫氣流快速干燥，干燥過程中減縮組分吸附在粉體膨脹組分的表面，形成氣固混合物，將氣流中的粉體分離出來，即得到所述高效減縮抗裂劑成品。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，在減縮組分噴霧干燥的過程中，通過引入粉體膨脹組分作為防粘結(jié)隔離材料，減少液體減縮組分在干燥過程中粘結(jié)結(jié)塊，保證液體減縮組分能干燥成細(xì)粉料，消除了液體減縮劑中含有的刺激性、易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，提高了減縮劑中的有效成分。另一方面，減縮組分干燥過程中吸附在膨脹組分的表面，延緩了膨脹組分的早期水化，提高了膨脹組分的膨脹有效性，該產(chǎn)品在水泥混凝土中應(yīng)用時(shí)，既能通過減縮組分降低水泥混凝土孔溶液中的表面張力，減小收縮應(yīng)力發(fā)送的驅(qū)動(dòng)力，又能通過膨脹組分的水化膨脹，來補(bǔ)償已產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了膨脹與減縮的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在低摻量條件下即可明顯提升水泥混凝土的抗裂性能，為擴(kuò)大抗裂材料使用范圍提供幫助。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例在水泥凈漿中的干燥收縮曲線圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例在水泥凈漿中的自收縮曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了更好的理解本發(fā)明，下列實(shí)施例時(shí)對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步舉例說明，不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的任何形式的限制。
[0017]一、減縮組分的制備
[0018]將2份聚乙二醇單烯丙基醚、2份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和I份苯乙烯混合后加入反應(yīng)釜中，并按聚乙二醇單烯丙基醚與雙氧水的摩爾比為5:1的比例加入0.lmol/L的雙氧水溶液配比配料，將反應(yīng)釜溫度升溫至65°C，然后將0.5份聚丙烯酰胺和0.1份過硫酸銨引發(fā)劑同時(shí)滴加入反應(yīng)釜中，分開滴加，滴加時(shí)間為60min，滴加完畢后保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后，加堿中和至pH = 7.1，得到固含量為46.3%的淺乳白色透明液體，分子量為49000，大單體轉(zhuǎn)化率為91.2 %的液體減縮組分A。
[0019]二、粉體高效減縮抗裂劑的制備
[0020]實(shí)施例1
[0021 ]取65份f-CaO含量為65%，粒度為900目的市售氧化鈣類膨脹劑作為膨脹組分加入到噴霧干燥塔的粉體加料器中，通入壓力為0.5MPa的氣體將膨脹組分輸送到干燥塔的頂部熱風(fēng)分配器的前端，通入溫度為190°C的熱風(fēng)將膨脹組分快速干燥并均勻分散在熱氣流中。開啟噴霧干燥塔，升溫到噴霧干燥塔頂部的進(jìn)料口溫度為120°C時(shí)，再用螺桿栗將35份上述液體減縮組分輸送到噴霧干燥塔頂部的液體進(jìn)料口中