专利名称：混凝土水化热降低剂的配制方法
技术领域：
本发明属于混凝土外加剂，具体涉及一种桥梁、大坝、港口、工民建等大体积混凝土施工，能降低混凝土水化热10℃以上的混凝土外加剂。
背景技术：
港口工程、桥梁工程、大坝等土木工程中，有些钢筋混凝土结构尺寸较大。由于结构尺寸大，水泥水化热引起的混凝土温升不易散发，形成较大的内外温度差异。较大的温度变化和差异引起混凝土体积变化，在受约束的情况下，会导致混凝土产生裂缝。如果不采取一定的降温措施，混凝土很容易开裂，影响结构的耐久性，给整个工程带来极其严重的危害。
在日本明石海峡大桥工程中为防止混凝土出现温度裂缝，制定了严格的温控措施，采用了高贝利特水泥及矿物掺合料。国内目前对大体积混凝土的设计、施工也采取了一定的控制温度应力的措施，概括起来主要有(1)降低水泥用量；(2)采用加冰手段降低入仓温度；(3)预埋冷却水管；(4)加强保温和养护措施。温控措施还较落后，控制过程也较复杂，成本较高。掺用减水剂也可以达到降低水泥水化热的目的，但其降低温度有限。而国内尚未有，通过掺加外加剂将水泥水化热温峰降低10℃以上的的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能降低混凝土水化热10℃以上的混凝土外加剂的配制方法。
本发明的技术方案为混凝土水化热降低剂的配制方法，它是将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在5～55℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶1～50。
该混凝土水化热降低剂配制方法简单，产品掺入混凝土中，能有效地较低混凝土水化热；所述产品即使掺量很小时，和未掺所述产品的对照组相比其降低水化热的作用已很明显，掺0.3％时，1d水化热值减少80kJ/kg，约40％；3d减少63kJ/kg，约25％；7d减少54kJ/kg，约19％。大于0.4％掺量以后，1d水化热值减少68％～86％；3d最少减少97kJ/kg，约39％；7d最少减少71kJ/kg，约25％。一般来说，随着掺量的增加，抑制水化热的作用越来越强。从所述产品的混凝土绝热温升试验结果可以看出在混凝土中掺0.4％所述产品，对降低混凝土早期的绝热温升有较好的效果。3d龄期的绝热温升降低78％，7d龄期的绝热温升降低14％，到10d龄期时才持平；在实际工程中，能大幅度地削低混凝土的水化热温升，有利于大体积混凝土的温控防裂。所述产品不仅能显著减少水泥水化热、降低混凝土早期绝热温升，而且温升速率小，峰值温度滞后约6天，预示着加入所述产品后混凝土具有优良的热学稳定性，有利于降低混凝土的初期温度应力，减少大体积温度裂缝的产生。其耐久性试验也表明加入所述产品的混凝土具有较高的密实性能、抗碳化及抗侵蚀性能和抗开裂性能，对混凝土的耐久性十分有利。
具体实施例方式
实施例1将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在5～55℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶1～50。
实施例2
将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在10～50℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶5～40。
实施例3将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在15～40℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶8～35。
实施例4将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在18～35℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶10～25。
实施例5将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在18～35℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶10～25。
实施例6将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在18～35℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；分离后的固相进行干燥；粉碎，细度小于0.315mm。所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶12～20。
将上述产品进行测试现场采用机械开挖方式挖出两个3m×3m×2.5m的基坑，边缘用人工修理整齐。每个基坑中分别在沿对角线和中轴上布置3层温度传感器，每层有7个测点。
现场浇注混凝土，采用现场75m3/h搅拌站拌合，所有原料按配合比自动计量，降低剂用人工加入。用混凝土运输车将拌好的混凝土运到基坑处，并将罐内混凝土直接放入已布置好温度传感器的基坑内。整个浇筑过程约2h，总方量50m3。混凝土初凝后，在其表面覆盖麻袋保温并洒水养护。现场较筑的同时留样，在试验室进行标养，测试其7d、14d、28d的抗压强度，结果列于表1。
表1 现场浇注混凝土抗压强度测试结果
浇筑完毕等混凝土初凝后进行各测点温度测量，开始每2h测量一次，最高温度出现以后两天改为每4h测量一次。现场测试结果为混凝土入仓温度为24℃，掺所述产品的混凝土平均最高温度为62.7℃，出现在混凝土浇筑后的76小时左右。不掺所述产品的混凝土平均最高温度为72.6℃，出现的时间为浇筑后的34小时左右。现场测试结果表明，掺水化热降低剂的大体积混凝土内部平均最高温度比不掺的混凝土要低10℃左右，温峰出现的时间比对比组延长近42小时，这对于控制大体积混凝土的早期温度裂缝是十分有利的。
将该产品用于桥墩施工墩座最大平面尺寸为7.85m×4.2m，砼标号为C40，施工时采用钢模板。
每个墩座40多方砼，采取一次浇筑成型方式，墩座浇筑胶凝材料用量大，水化热较高，且墩座周长超过20m，尺寸较大，所以有必要对墩座进行温控。由于墩座混凝土浇筑在海上进行，受涨落潮的影响无法使用正常的温控措施。采用所述产品后，经现场10天跟踪测试可知所述产品的掺入使混凝土内部最高温度降低了8.3℃～12.8℃，并且还能减小混凝土降温速率，使混凝土不至于因为降温过快产生较大的温度应力。混凝土浇筑10天后拆模，掺所述产品的墩座未出现温度裂缝，未掺所述产品的墩座发现有3条温度裂缝。试验证明所述产品的掺入对降低混凝土最高温度，减小混凝土降温速率，有很好的效果，能有效的控制大体积混凝土温度裂缝。
墩座测温成果一览表表2
该产品掺量小、操作简单，可以节省大量能源和人力。设按加入0.4％掺量的所述产品计算，可大幅度降低混凝土内早期温度，达到墩座的抗裂要求，和通冷却水管降温相比，综合造价可降低20％左右，而且所述产品可以在混凝土拌合过程中加入，不需要额外增加人力和能源。所以和其他混凝土温控措施相比，显然该实用新型是比较经济可行的。况且实际工程中会出现施工现场没有淡水，用淡水作为冷却水十分困难和有限的情况，这时用掺用所述产品来达到减低大体积混凝土内部早期水化热是十分必要和可行的方法。
所述产品水化热测试结果 注(1)批号1为不所述产品的葛洲坝42.5 P.0水泥。
(2)批号2～5为42.5P.0水泥+所述产品。
权利要求
1.一种混凝土水化热降低剂的配制方法，它是将选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料用水溶解；在5～55℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；所述选自聚丙烯酸-淀粉接枝物、聚羟基乙酸-乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸-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纤维素中的一种原料与水的摩尔比为1∶1～50。
2.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述分离后的固相进行干燥，粉碎。
3.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述原料与水的摩尔比为∶1∶5～40。
4.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述原料与水的摩尔比为1∶8～35。
5.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述原料与水的摩尔比为1∶10～25。
6.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述原料与水的摩尔比为1∶12～20。
7.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述反应温度为10～50℃。
8.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述反应温度为15～40℃。
9.如权利要求1所述混凝土水化热降低剂的配制方法，其特征在于所述反应温度为18～35℃。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土水化热降低剂的配制方法，它是将选自聚丙烯酸－淀粉接枝物、聚羟基乙酸－乳酸共聚物、改性淀粉、聚羟基乙酸－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纤维素中的一种原料用水溶解；在5～55℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂；所述原料与水的摩尔比为1∶1～50。该产品不仅能显著减少水泥水化热、降低混凝土早期绝热温升，而且温升速率小，峰值温度滞后约6天，预示着加入所述产品后混凝土具有优良的热学稳定性，有利于降低混凝土的初期温度应力，减少大体积温度裂缝的产生。
文档编号C04B103/60GK1810703SQ20051012055
公开日2006年8月2日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者雷宇芳, 刘秉京, 徐长生 申请人:中港第二航务工程局