一种水泥水化速率调控材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种水泥水化速率调控材料及其制备方 法与应用。
【背景技术】
[0002] 水泥水化会放出大量的热，当混凝土中水泥水化所放出的热量来不及散出时，混 凝土内部温度就会升高，而后期水化停止，混凝土温度又会降至环境温度；这种温度变化会 引起混凝土体积变化，在受约束的条件下，当温度变形形成的拉应力超过混凝土抗拉强度 时，就会导致温度裂缝的形成。为了减少温度裂缝，必须降低混凝土温升，因此需要调控水 泥的水化过程，尽量降低水泥加速期的水化速度，使得水泥水化所产生的热量不要集中释 放，为混凝土散热争取时间。
[0003] 专利EP1233008A1公开了 一种含有糊精的膨胀剂材料，采用市售无任何改性处 理、冷水溶解度低于70%糊精用于抑制水化热，公开的结果显示其使得混凝土温度仅降低 了 1°C，效果不佳。
[0004] 专利CN201410010473公开了一种水化热调控材料及其制备方法与应用：其使用 的表面交联剂糊精，结果显示交联后效果有一定的提升，但效果还存不足。
[0005] 专利CN201410009447公开了一种中热硅酸盐水泥水化历程调控材料，其由糊精、 改性糊精及油酸组成，公开的结果显示最优的配比能降低水泥水化最大速率峰值66. 3%， 但其制备过也较复杂。
[0006] 综上所述，已有专利文献虽然提到糊精有一定的水化速率调控功能，但糊精是淀 粉水解的中间产物，种类繁多，不是所有的糊精都具有优秀的水化调控功能，且已经公开的 结果中水化调控性能还有限。
【发明内容】
[0007] 发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水泥水化 调控材料。
[0008] 技术方案：
[0009] 申请人通过大量研宄发现：
[0010] 第一，糊精能有效降低水泥水化速率本质原因是：糊精在水泥颗粒表面形成一层 吸附层，这层吸附层降低了水分由外向水泥颗粒内部迀移的速率，因此提高糊精吸附层厚 度就是进一步提高糊精水化速率调控能力的关键；
[0011] 第二，糊精能通过自身的羟基吸附在水泥颗粒表面，但羟基不带电荷，吸附能力有 限；而当在糊精分子量上引入带负电的基团时，能大幅的提高糊精的吸附效率，增加吸附层 厚度，进而提尚广品水化调控能力；
[0012] 第三，糊精分子量也会对吸附层的厚度有影响：过低的分子量，吸附位点少易解吸 附，降低吸附层的阻隔能力，且小分子量的糊精容易引起缓凝；过高的分子量又降低了饱和 吸附率，使得吸附效率降低。
[0013] 因此要得到性能优异的水化调控材料，必须对产物分子量、分子链中电荷数量进 行控制。
[0014] 本发明提供的一种水泥水化调控材料为含有阴离子的糊精。
[0015] 作为优选，所述阴离子为羧基或磺酸基。
[0016] 作为另一种优选，所述糊精数均分子量在90000g/mol以下，且数均分子量在 1000g/mol以下的糊精占全部糊精的百分比在10%以内；优选地，所述糊精数均分子量在 60000g/mol以下，且数均分子量在lOOOg/mol以下的糊精占全部糊精的百分比在5%以内。
[0017] 本发明可使用各种糊精，其来源不受限制，可以由各种淀粉经酸或者酶催化水解 得到，制备方法可参考本领域公开的文献资料；糊精的冷水溶解性不受限制，可以为不完全 冷水可溶的白糊精，也可为完全溶解的黄糊精或者麦芽糊精。
[0018] 作为另一种优选，所述水泥水化调控材料由阴离子化改性剂与糊精反应制得。本 发明的制备路线：选取分子量适中的糊精，并在分子链中引入适当的阴离子基团，如羧基、 磺酸基。而阴离子基团的引入方法可以参照淀粉领域公开的方法，可选用的阴离子化改性 剂如氯乙酸、马来酸酐、氯磺酸，利用其与糊精上羟基反应进而引入阴离子基团。
[0019] 作为进一步优选，所述阴离子化改性剂为氯乙酸、马来酸酐或氯磺酸。
[0020] 作为进一步优选，所述阴离子化改性剂的质量为糊精质量的0.2-50%，优选 1-10%〇
[0021] 本发明还提供了上述水泥水化调控材料在混凝土中的应用，所述水泥水化调控材 料的掺量（相对于胶材的用量）为0.05-3%，优选0. 1-2%，更优选0. 15-1%。
[0022] 有益效果：本发明提供的水泥水化调控材料制备工艺简单、成本低廉，其对水泥 水化速率调控性能相对于现有技术具有很大提升，能降低水泥水化最大放热速率峰值超过 80%。同时，该水化速率调控材料对水泥的水化的影响不同于传统小分子缓凝剂，该调控 材料对水化的诱导期影响较小甚至没有影响，但却能大幅的降低加速期及减速期的水化速 率，而传统小分子缓凝剂主要是延长水泥水化诱导期，而对水泥水化加速期及减速期的水 化速率基本无影响（见图1)。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明水泥水化速率调控材料与传统缓凝剂（蔗糖）对水泥水化不同的影 响规律（TAM AIR等温量热仪测试得到）
【具体实施方式】
[0024] 以下实施例更详细的描述了根据本发明的方法制备的水泥水化速率调控材料及 其性能，并且这些实施例以说明的方式给出，但这些实施例不限制本发明的范围。
[0025] 本发明实施例中，分子量采用Agilent 1200Infinity凝胶渗透色谱仪测定。
[0026] 水泥水化放热过程监测采用美国TA公司TAM AIR等温量热仪，测试温度为20°C， 测试试件为净浆，水胶比为〇. 4,水泥水化速率调控材料的添加百分比相对于胶材的质料。 以最大放热速率峰值降低幅度作为本发明水化调控材料性能的判定标准，相同条件下放热 速率峰值降低幅度越大则表明水泥水化速率调控材料性能越好，更能避免水泥水化的集中 放热。
[0027] 混凝土绝热温升使用舟山市博远科技开发有限公司BY-ATC/JR型绝热温升仪器。 实施例中无特别说明，绝热温升测试时初始温度为15°C。
[0028] 混凝土抗压强度参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行； 混凝土凝结时间参照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》执行。
[0029] 本发明实施例中，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 级粉煤灰；细集料为河沙，表观密度2. 63g/cm3,细度模数为2. 60 ;粗集料为5?20mm连续 极配碎石。
[0030] 表I. 1混凝土基础配合比（kg/m3)
[0031]
【主权项】
1. 一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述水泥水化调控材料为含有阴离子的糊 精。
2. 根据权利要求1所述的一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述阴离子为羧基或 磺酸基。
3. 根据权利要求1所述的一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述糊精数均分子量 在90000g/mol以下，且数均分子量在lOOOg/mol以下的糊精占全部糊精的百分比在10%以 内；优选：所述糊精数均分子量在60000g/mol以下，且数均分子量在1000g/mol以下的糊 精占全部糊精的百分比在5%以内。
4. 根据权利要求1所述的一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述水泥水化调控材 料由阴离子化改性剂与糊精反应制得。
5. 根据权利要求1所述的一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述阴离子化改性剂 为氯乙酸、马来酸酐或氯磺酸。
6. 根据权利要求1-5所述的一种水泥水化调控材料，其特征在于：所述阴离子化改性 剂的质量为糊精质量的〇. 2-50%，优选1-10%。
7. 权利要求1-6任一项所述的水泥水化调控材料在混凝土中的应用，其特征在于：所 述水泥水化调控材料的掺量为0. 05-3 %，优选0. 1-2 %，更优选0. 15-1 %。
【专利摘要】本发明提供的一种水泥水化调控材料为含有阴离子的糊精。该水泥水化调控材料制备工艺简单、成本低廉，其对水泥水化速率调控性能相对于现有技术具有很大提升，能降低水泥水化最大放热速率峰值超过80％。同时，该水化速率调控材料对水泥的水化的影响不同于传统小分子缓凝剂，该调控材料对水化的诱导期影响较小甚至没有影响，但却能大幅的降低加速期及减速期的水化速率，而传统小分子缓凝剂主要是延长水泥水化诱导期，而对水泥水化加速期及减速期的水化速率基本无影响。
【IPC分类】C04B28-00, C04B24-38
【公开号】CN104609768
【申请号】CN201510061749
【发明人】刘加平, 王文彬, 王育江, 李磊, 田倩, 徐文, 王瑞, 张小磊
【申请人】江苏苏博特新材料股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月5日