专利名称：含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物以及用其降低混凝土水合热的方法
含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物以及用其降低
混凝土水合热的方法
背景技术：
本发明涉及一种含具有控制混凝土水合热所需的潜热效应的高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，以及用其降低混凝土水合热的方法。更特别地，本发明涉及一种用于控制混凝土水合热的含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，所述化合物如钡基化合物[Ba(OH)2 ·8Η20]、镁基化合物[Mg(NO3)2 ·6Η20]、铁基化合物[Fe(NO3)2 ·6Η20]或锶基化合物[Sr(OH)2 · SH2O]，其中所述超低热粘结剂组合物可通过超低热粘结剂组合物的潜热效应有效控制混凝土的水合热，可降低混凝土的温度应力并提高混凝土热开裂指数(thermal cracking index)；还涉及用其降低混凝土水合热的方法。通常，由于在建造混凝土结构期间浇注含大量水泥的混凝土，混凝土的水泥在与水反应的水合过程中产生200cal/g或更多的水合热。由于这种水合热，当混凝土结构的内外温差增大时，混凝土的温度应力增大，使得由温度变化所导致的混凝土开裂风险增大。用于控制水合热的现有方法包括预冷却法，其中用水或液氮冷却混凝土材料；和管道冷却法，其中将水冷却管埋在混凝土中以降低混凝土的水合热。近来，日本开发了将缓凝剂引入可热降解的聚合物胶囊中的技术，并已将其用于降低混凝土的水合热。在韩国，已采用通过使用震荡毛细热管分散混凝土的水合热的技术(Construction New Technology No. 509)。在上述现有技术中，预冷却法在降低水合热时有效，但具有由于水解而降低混凝土强度以及由于使用液氮而不经济的问题。同时，采用水冷却管方法的问题在于应力集中在埋于混凝土中的管上从而导致开裂。它的问题还在于由于管的埋藏间隔的误差，很难获得均勻的温度分散，此时会产生反作用。另外，采用水冷却管的方法具有提高建筑成本从而降低经济效率的问题。将缓凝剂引入聚合物胶囊中的技术是一种通过减缓水合速率而降低混凝土水合热的方法。在该技术中，当将聚合物胶囊引入混凝土中时，聚合物囊壁可由于与聚集体的碰撞而受损，并且存在由于聚合物胶囊以少量使用，难以确保聚合物胶囊均勻分布的问题。特别是，存在要求采用高技术来制备聚合物胶囊，从而提高了生产成本，以及在混凝土固化过程中出现蜂巢的问题。由于这些问题，考虑到场地适用性和经济效率，该技术几乎不使用。在上述技术中，韩国专利注册号0683131公开了用于混凝土的相变材料及其制备方法。该专利的特征在于用于降低混凝土水合热的膏型微胶囊相变材料，其是通过将作为有机潜热材料的石蜡、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和水混合而制备的。上述专利的优点在于，当将相变材料施用于混凝土时，它降低了混凝土的水合热并提高了混凝土的初始强度。另一方面，它的问题在于制备方法复杂且昂贵。由于存在阴离子表面活性剂，膏型微胶囊相变材料对混凝土的亲合性得以改善，但是由于其与混凝土相比具有非常低的比重，其在混凝土混合过程期间能漂浮。含相变材料的膏型微胶囊的高成本也可限制其应用， 并且所述微胶囊在工地上对建筑而言也可构成负担。另外，由于在混凝土浇注之前将由铜制成的震荡毛细热管(直径4. Omm和内径 2.8mm)置于钢条之间，使用热管分散水合热的技术在建筑复杂性和经济效率方面存在问题。发明概述因此，作出了本发明以解决本领域中存在的上述问题，并且本发明的实施方案涉及一种用于控制混凝土水合热的含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，其中所述超低热粘结剂组合物通过将相变温度为60°C或更高的高温型潜热化合物(例如钡基化合物 [Ba(OH)2 ·8Η20]、镁基化合物[Mg (NO3) 2 ·6Η20]、铁基化合物[Fe (NO3) 2 ·6Η20]或锶基化合物 [Sr(OH)2 · SH2O])与三元低热粘结剂预混而制备，并显示出降低混凝土水合热的效果，同时确保良好的混凝土可加工性，并且与未加入所述高温型潜热化合物的混凝土拌合料相比， 可改善混凝土的压缩强度。本发明的另一实施方案涉及一种超低热粘结剂组合物，其通过将高温型潜热化合物与通过用粉煤灰(FA)或高炉矿渣(BFS)替代一部分水泥而获得的低热粘结剂预混而制备，并且其可通过在达到相变温度时表现出吸热和放热特性的潜热效应控制混凝土水合热，并可降低混凝土的温度应力并使混凝土的热开裂指数得以提高。本发明另一实施方案涉及一种使用含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物降低混凝土水合热的方法，其中所述超低热粘结剂组合物通过将高温型潜热化合物与通过用粉煤灰(FA)或高炉矿渣(BFS)替代一部分水泥而获得的低热粘结剂预混而制备，并可用于在预拌混凝土搅拌设备(Β/Ρ)中以与一般混凝土相同的方式生产混凝土从而使得生产的混凝土可在建筑工地浇注。根据本发明的实施方案，提供了一种含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，其中所述超低热粘结剂组合物通过将0. 5 IOwt %的相变温度为60°C 90°C且潜热容为40 82cal/g的高温型潜热化合物与IOOwt%的三元粘结剂通过预混法混合而制备，其中所述三元粘结剂包括20 70衬％的I型普通波特兰水泥(OPC)、20 60衬％的高炉矿渣(BFS)和10 粉煤灰(FA)。所述高温型潜热化合物可由锶基潜热化合物[Sr(OH)2 -SH2O]组成，或由作为主要原料的锶基潜热化合物[Sr(OH)2 · SH2O]和选自钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · 8H20]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 · 6H20]的至少一种化合物组成。在另一实施方案中，所述高温型潜热化合物可优选为通过将锶基潜热化合物 [Sr(OH)2 · SH2O]作为主要原料与选自钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · SH2O]、镁基潜热化合物 [Mg(NO3)2 ·6Η20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 ·6Η20]的至少一种化合物混合而制备的混合潜热化合物。此处，混合潜热化合物可优选通过将50 99重量份锶基潜热化合物与1 50重量份钡基潜热化合物、镁基潜热化合物和铁基潜热化合物中任一种混合而制备。根据本发明的另一实施方案，提供了一种使用含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物降低混凝土水合热的方法，所述方法包括如下步骤1)将选自锶基潜热化合物 [Sr(OH)2 ·8Η20]、钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · 8Η20]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 ·6Η20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 ·6Η20]的任一种化合物与由I型普通波特兰水泥(OPC)、高炉矿渣 (BFS)和粉煤灰(FA)组成的三元粘结剂的任一种组分混合以得到混合物，其中潜热化合物以基于IOOwt %三元粘结剂为0. 5 IOwt %的量混合；以及2)将混合物与所述三元粘结剂的其余组分混合以获得超低热粘结剂，使用所述超低热粘结剂生产混凝土，并将生产的混凝土在建筑工地浇注。
根据以上方法，用于建筑大体积混凝土结构的混凝土水合热能得以控制，由此降低温度应力并使热开裂指数得以提高。
附图简介
图1为显示低热混凝土(编号1)和超低热混凝土 (编号2 5)的绝热水合热测试结果的图表。图2为显示通过水合热分析(采用MIDAS/Genw有限元分析技术；1/4模型)获得的温度开裂指数的分析结果的图表。图3为显示现有技术的低热混凝土(编号1)和含有通过加入高温型潜热化合物而制备的超低热粘结剂的本发明超低热混凝土(编号2 幻的坍落度随时间流逝而变化的测试结果的图表。图4为显示现有技术的低热混凝土(编号1)和含有通过加入高温型潜热化合物而制备的超低热粘结剂的本发明超低热混凝土(编号2 幻的空气含量随时间流逝而变化的测试结果的图表。图5为显示低热混凝土(编号1)和超低热混凝土 (编号2 5)压缩强度测试结果的图表。具体实施方案描述上述目的、特征和优点通过下文的发明详述将变得更清楚。下文将参照附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。在使用本发明的含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物降低混凝土水合热的方法中，将超低热粘结剂施用至混凝土以通过表现出吸热和放热特性的潜热效应控制混凝土的水合热，从而降低温度应力并提高热开裂指数，所述超低热粘结剂通过将高温型潜热化合物(例如钡基化合物[Ba(OH)2 · SH2O]、镁基化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]、铁基化合物 [Fe (NO3)2 · 6H20]和锶基化合物[Sr(OH)2 · SH2O])与三元低热粘结剂混合而获得。根据本发明，所述超低热粘结剂组合物还通过预混法制备，其中将所述高温型潜热化合物与所述三元低热粘结剂的任一种组分混合。将制备的超低热粘结剂组合物用于在预拌混凝土搅拌设备(B/P)中以与一般混凝土相同的方式生产混凝土，将生产的混凝土在建筑工地浇注，由此可改善混凝土的可加工性。本发明的超低热粘结剂通过将0. 5 IOwt%的相变温度为60V 90°C且潜热容为40 82cal/g的高温型潜热化合物与IOOwt%三元粘结剂通过预混法混合而制备，其中所述三元粘结剂包括20 70wt%的I型普通波特兰水泥(OPC)、20 60wt%的高炉矿渣 (BFS)和 10 粉煤灰(FA)。在本发明的实施方案中，所述高温型潜热化合物通常为白色晶体粉末形式。根据本发明第一实施方案，所述高温型潜热化合物可仅由锶基潜热化合物 [Sr (OH)2 · 8H20]组成。根据本发明第二实施方案，所述高温型潜热化合物可由选自锶基潜热化合物 [Sr(OH)2 · 8H20]、钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · 8H20]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 · 6H20]的任一种化合物组成。根据本发明第三实施方案，所述高温型潜热化合物可由混合化合物组成，所述混合化合物由作为主要组分的锶基潜热化合物[Sr(OH)2 · SH2O]和选自钡基潜热化合物 [Ba(OH)2 · SH2O]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物的任一种化合物组成。本发明第三实施方案提供了一种通过将55 99重量份的所述锶基潜热化合物与 1 50重量份的任一种钡_、镁-和铁基潜热化合物预混而得到的结构。关于潜热化合物的混合比，如果将小于1重量份的任一种钡_、镁-和铁基潜热化合物与55 99重量份的所述锶基潜热化合物混合，则防止混凝土坍落度损失和提高混凝土强度的效果将是不充分的；如果将大于50重量份的任一种钡_、镁-和铁基潜热化合物与所述锶基潜热化合物混合，则锶基潜热化合物降低混凝土水合热的效果将会降低。本发明所用的术语“预混法”是指一种方法，其中在通过将普通波特兰水泥(OPC)、 粉煤灰(FA)和高炉矿渣(BFS)混合以制备三元粘结剂(通常称作“低热粘结剂”)的工艺过程中，加入锶基潜热化合物[Sr (OH) 2 · SH2O]、钡基潜热化合物[Ba (OH) 2 · SH2O]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物中的任一种粉状化合物，并与选自普通波特兰水泥(OPC)、粉煤灰(FA)和高炉矿渣(BR5)的任一种原料混合，然后与所述三元粘结剂的其余组分均勻混合，从而制备含高温型潜热化合物的超低热粘结剂。当将高温型潜热化合物以基于IOOwt %三元粘结剂为0. 5 IOwt %的量与所述三元粘结剂混合时，其表现出在由固相转变为液相时吸热的性能，直至由于水泥水合热的增加而使其达到相变温度。基于这种原因，其能抑制混凝土水合热的增加并降低水合热。同样，在通过超低热粘结剂的相变温度降低水合热的方法中，其在达到由液相至固相的相变温度时，释放出热量。因此，可通过防止混凝土水合热快速降低而有效地控制混凝土的水合热。特别地，根据本发明，由于通过预混法将高温型潜热化合物施用于三元低热粘结齐U，不需要单独的制备工艺和整理工艺。另外，与使用聚合物胶囊的现有技术相比，本发明是经济的，这是由于生产成本低且高温型潜热化合物的用量小。本发明的优点在于，由于高温型潜热化合物具有大于1. 50的比重，这比有机潜热化合物的比重更高，它们在混凝土生产过程中不漂浮并能确保与混凝土具有优异的相容性。如果高温型化合物以基于100重量份的三元粘结剂为小于0. 5wt%的量加入，则控制混凝土水合热的效果将是不充分的，如果以大于10wt%的量加入，则它将提高混凝土的空气含量并降低混凝土的强度，因此难以确保混凝土的物理性能，并且由于其用量增加，将导致粘结剂组合物成本增加。如果I型普通波特兰水泥(OPC)以小于20wt %的量加入，则混凝土的碱度和初始强度将降低，如果以大于70wt%的量加入，则由于水泥的过量使用，将需要提高潜热化合物的用量以有效控制混凝土的水合热。如果高炉矿渣(BFS)以小于20wt%的量加入，则混凝土的火山灰活性将是不充分的，因此难以确保混凝土的强度，如果以大于60wt%的量加入，则混凝土的碱度将降低，从而导致混凝土早期中和。如果粉煤灰(FA)以小于10wt%的量加入，则混凝土的火山灰活性将是不充分的， 且就原料成本而言将是不经济的(粉煤灰(FA)与普通波特兰水泥(OPC)和高炉矿渣(BFS) 相比是经济的)，如果以大于60wt%的量加入，则难以确保混凝土的初始强度且可导致混凝土中和。
甚至当将含有通过将钡基潜热化合物[Ba(OH)2 ·8Η20]、镁基潜热化合物 [Mg (NO3) 2 · 6Η20]和铁基潜热化合物[Fe (NO3) 2 · 6Η20]的任一种与锶基潜热化合物 [Sr(OH)2 · SH2O]混合而得到的混合潜热化合物的超低热粘结剂施用于混凝土时，其对混凝土的可加工性能(空气含量和坍落度损失)也具有积极作用。即，含超低热粘结剂的混凝土具有与未加入超低热粘结剂的混凝土相当的物理性能。其还可有效降低混凝土的水合热且具有抑制水合热速率的增大或降低的作用。下文将用以下实施例，通过将本发明的技术与低热粘结剂进行比较，对控制混凝土的物理性能和水合热的效果进行描述，其中在本发明的技术中将高温型潜热化合物加入由三元粘结剂组成的低热粘结剂中。
实施例现在将详细描述本发明的具有潜热效应的含高温型潜热化合物的超低热粘结剂， 及其控制混凝土物理性能和水合热的性能。 根据混合标准25-24-21 (表示混凝土混合中所用聚集体的最大粒度为25mm，28天的设计强度为24MPa且表示流动性的坍落度为21em)，通过本发明实施例和比较例验证下表1所示的控制混凝土的物理性能和水合热的性能。表 权利要求
1.一种含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，其中所述超低热粘结剂组合物通过采用预混法将0. 5 10wt%相变温度为60°C 90°C且潜热容为40 82cal/g的高温型潜热化合物与100wt%三元粘结剂混合而制备，所述三元粘结剂包含20 70wt% I型普通波特兰水泥(OPC)、20 60 丨％高炉矿渣(BFS)和10 60wt%粉煤灰(FA)。
2.根据权利要求1的超低热粘结剂组合物，其中所述高温型潜热化合物为选自锶基潜热化合物[Sr(OH)2 · 8H20]、钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · SH2O]、镁基潜热化合物 [Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 · 6H20]中的至少一种。
3.根据权利要求1的超低热粘结剂组合物，其中所述高温型潜热化合物为通过将锶基潜热化合物[Sr(OH)2 · SH2O]作为主要原料与选自钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · 8H20]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 · 6H20]的至少一种化合物混合而制备的混合潜热化合物。
4.根据权利要求3的超低热粘结剂组合物，其中所述混合潜热化合物通过将50 99 重量份的锶基潜热化合物与1 50重量份的钡基潜热化合物、镁基潜热化合物和铁基潜热化合物的任一种混合而制备。
5.根据权利要求1-4中任一项的超低热粘结剂组合物，其中所述超低热粘结剂组合物通过如下方法制备，所述方法包括将高温型潜热化合物与三元粘结剂的任一种化合物预混以得到混合物，其中高温型潜热化合物以基于100wt%三元粘结剂为0. 5 10衬％的量混合，并将所述混合物与三元粘结剂的其余组分混合。
6.一种使用含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物降低混凝土水合热的方法，所述方法包括如下步骤将选自锶基潜热化合物[Sr(OH)2 · SH2O]、钡基潜热化合物[Ba(OH)2 · SH2O]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 · 6H20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 · 6H20]的任一种化合物与由I型普通波特兰水泥(OPC)、高炉矿渣(BFS)和粉煤灰(FA)组成的三元粘结剂的任一种组分混合以得到混合物，其中所述潜热化合物以基于100wt%三元粘结剂为0. 5 10衬％的量混合； 知将所述混合物与粘结剂的其余组分混合以得到超低热粘结剂，使用所述超低热粘结剂生产混凝土，并将生产的混凝土在建筑工地浇注。
7.一种使用含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物降低混凝土水合热的方法，所述方法包括如下步骤将锶基潜热化合物[Sr (OH) 2 · 8H2 0]作为主要组分与选自钡基潜热化合物 [Ba(OH)2 ·8Η20]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2 ·6Η20]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2 ·6Η20]的任一种化合物混合以得到混合潜热化合物，将所述混合潜热化合物与由I型普通波特兰水泥(OPC)、高炉矿渣(BFS)和粉煤灰(FA)组成的三元粘结剂的任一种组分混合以得到混合物，其中所述混合潜热化合物以基于100衬％的三元粘结剂为0. 5 10衬％的量混合；和将所述混合物与粘结剂的其余组分混合以得到超低热粘结剂，使用所述超低热粘结剂生产混凝土，并将所述超低热粘结剂在建筑工地浇注。
8.根据权利要求7的方法，其中所述混合潜热化合物通过将50 99重量份的锶基潜热化合物与1 50重量份的钡基潜热化合物、镁基潜热化合物和铁基潜热化合物的任一种混合而制备。
9.根据权利要求6-8中任一项的方法，其中所述三元粘结剂由20 70wt% I型普通波特兰水泥(OPC)、20 60衬％高炉矿渣(BFS)和10 60wt%粉煤灰(FA)的混合物组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于降低混凝土水合热的含高温型潜热化合物的超低热粘结剂组合物，其中所述超低热粘结剂组合物通过将相变温度为60℃或更高的无机潜热化合物与混凝土粘结剂通过预混法混合而制备；以及用其降低混凝土水合热的方法。本发明提供一种通过将0.5～10wt％的锶基潜热化合物[Sr(OH)2·8H2O]、钡基潜热化合物[Ba(OH)2·8H2O]、镁基潜热化合物[Mg(NO3)2·6H2O]和铁基潜热化合物[Fe(NO3)2·6H2O]中的一种化合物与100wt％三元粘结剂通过预混法混合而制备的超低热粘结剂组合物，其中所述三元粘结剂由20～70wt％I型普通波特兰水泥(OPC)、20～60wt％高炉矿渣(BFS)和10～60wt％粉煤灰(FA)组成；并提供一种控制混凝土水合热的方法。
文档编号C04B22/06GK102464478SQ20101055336
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者吉培秀, 姜龙植, 尹万洙, 尹吉昊, 尹顯道, 朴龙洵, 李时求, 李道范, 金容鲁, 金度洙, 金旭钟, 韩承九 申请人:大林产业株式会社, 特里波德株式会社, 鸡龙建设株式会社