含气量、气孔大小可通过改性吸水树脂的掺量和尺寸进行设计与控制，为严酷环境条件 下混凝土的抗冻性提升、以及高寒地区粉煤灰的使用提供了有效的技术支撑。
【附图说明】
[0018] 图1为不同介质中较大粒径吸水树脂材料的吸液速率曲线。
[0019] 图2为不同介质中较小粒径吸水树脂材料的吸液速率曲线。
[0020] 图3为常态混凝土累积剥落量随冻融循环次数的变化规律曲线。
[0021] 图4为常态混凝土相对动弹性模量随冻融循环次数的变化规律曲线。
[0022] 图5为碾压混凝土累积剥落量随冻融循环次数的变化规律曲线。
[0023] 图6为碾压混凝土相对动弹性模量随冻融循环次数的变化规律曲线。
[0024] 图7为改性吸水树脂所造微孔在硬化混凝土中的分布图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步的阐述，本发明的内容不仅仅局限于以下实施 例，对常态混凝土、碾压混凝土等混凝土耐久性均有提升作用。混凝土抗冻性能检验按照国 家标准GBT50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规定的单面冻融 法进行。
[0026] 本发明涉及一种改性的吸水树脂材料，采用反相悬浮聚合法，以石油醚作为分散 相，N-N'亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，过硫酸盐作为引发剂，由丙烯酸和丙烯酸钠单体共 聚制备而成。聚合得到的改性吸水树脂作为抗冻增强材料干燥后磨细，经过80 μ m筛子筛 分得到两种不同粒径的抗冻增强材料（MAP) :MAP1 (80?120 μ m)和MAP2 (0?80 μ m)。两 种不同粒径的MP颗粒分别在去离子水、饱和氢氧化钙（CH)溶液和水泥浆体滤液中的吸水 倍率随时间的关系见图1和图2。可以发现两种MAP颗粒的吸液倍率均较小，在去尚子水 中的吸液倍率不超过25倍，在饱和CH溶液和水泥浆体滤液中的吸液倍率不超过20倍。这 一点明显不同于传统高吸水树脂，传统高吸水树脂在去离子水中的吸液倍率会达到几百倍 甚至上千倍，而在碱性溶液或含大量Ca 2+、Na+、K+等离子的溶液中的吸液倍率又会迅速减至 几十倍，但是所发明的MP抗冻增强材料在不同介质中的吸液能力非常稳定，受Ca 2+浓度和 pH值的影响大大减小。
[0027] 本发明采用上述改进的吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料使用时，先将干燥的 MP抗冻增强材料与水泥、粉煤灰等粉体材料混合均匀后，再与砂、石、外加剂和水混合搅 拌。
[0028] 改性吸水树脂的使用方法：
[0029] 本发明采用上述改进的吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料使用时，是以干掺方式 直接掺入混凝土，具体做法是：按照混凝土配合比设计称量各组成材料，将干燥状态的抗冻 增强材料MP按照胶凝材料总量0. 3-0. 6%的掺量范围进行称量，然后将MP与规定计量的 水泥、粉煤灰等粉体材料倒入混料器中，来回倒置使其充分混合均匀，接着将混合均匀的粉 料与已计量的砂、石一起倒入搅拌机，搅拌1?2min，最后加水（含减水剂等外加剂）搅拌 3min，成型装模后经适当的养护得到高抗冻混凝土。
[0030] 实施例一
[0031] 一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，所述改性吸水树脂为采用 反相悬浮聚合法，水浴30摄氏度，以石油醚作为分散相，重量百分比为0. 5%的N-N'亚甲 基双丙烯酰胺作为交联剂，重量百分比为0.6%的过硫酸盐作为引发剂，由重量百分比为 88. 9%的丙烯酸单体和重量百分比为10%的丙烯酰胺共聚制备而成的球形颗粒。
[0032] 一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，所述改性吸水树脂的制备方 法步骤如下：
[0033] ⑴在30°C的水浴条件下，边搅拌边将丙烯酸单体加入到浓度为5mol · Γ1的氢氧 化钠溶液中进行控制性的中和反应；
[0034] ⑵中和完毕后，在KTC下，向步骤⑴的溶液中加入丙烯酰胺单体搅拌至溶解；
[0035] ⑶向步骤⑵的溶液中加入交联剂和引发剂搅拌溶解，再将混合溶液加入到溶有分 散剂的石油醚相中；
[0036] ⑷将温度升至40°C，反应2h，然后加热搅拌至共沸脱水温度，反应I. 5h后停止加 热搅拌；
[0037] (5)经聚合得到的改性吸水树脂干燥后在磨机中粉磨成细小球状颗粒，粒径不大于 120 μ m〇
[0038] 混凝土配合比及相关测试结果见表1和表2。
[0039] 表I C50常态混凝土配合比
[0040]
【主权项】
1. 一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，其特征在于：所述改性吸水树 脂为采用反相悬浮聚合法，水浴30-50摄氏度，以石油醚作为分散相，重量百分比为0. 3%? 0. 5%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，重量百分比为0. 6%?0. 8%的过硫酸盐作为引 发剂，由重量百分比为80%?90%的丙烯酸单体和重量百分比为10%?20%的丙烯酰胺共 聚制备而成的球形颗粒。
2. 如权利要求1所述的一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，其特征在 于：所述改性吸水树脂的制备方法步骤如下： ⑴在30?50°C的水浴条件下，边搅拌边将丙烯酸单体加入到浓度为5mol · Γ1的氢氧 化钠溶液中进行控制性的中和反应； ⑵中和完毕后，在5?KTC下，向步骤⑴的溶液中加入丙烯酰胺单体搅拌至溶解； ⑶向步骤⑵的溶液中加入交联剂和引发剂搅拌溶解，再将混合溶液加入到溶有分散剂 的石油醚相中； ⑷将温度升至40?50°C，反应2h，然后加热搅拌至共沸脱水温度，反应1?I. 5h后停 止加热搅拌； (5)经聚合得到的改性吸水树脂干燥后在磨机中粉磨成细小球状颗粒，粒径不大于 120 μ m〇
3. 如权利要求1所述的一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，其特征在 于：所述改性吸水树脂的最大吸液能力不超过自身重量的25倍，在硬化混凝土中产生的微 孔直径为干燥颗粒的2?3倍。
4. 如权利要求1所述的一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，其特征在 于：将所述改性吸水树脂以干掺方式直接掺入混凝土，先与胶凝材料混合均匀后，再与砂石 骨料、水混合搅拌、成型。
5. 如权利要求4所述的一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，其特征在 于：所述改性吸水树脂掺量为胶凝材料的〇. 3?0. 6wt%。
【专利摘要】一种改性吸水树脂作为混凝土抗冻增强材料的用途，所述改性吸水树脂为采用反相悬浮聚合法，水浴30-50摄氏度，以石油醚作为分散相，重量百分比为0.3%～0.5%的N-N’亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，重量百分比为0.6%～0.8%的过硫酸盐作为引发剂，由重量百分比为80%～90%的丙烯酸单体和重量百分比为10%～20%的丙烯酰胺共聚制备而成的球形颗粒。该改性吸水树脂的特点表现在：其颗粒细小，颗粒粒径不超过120μm，在不同介质中的吸液速率和吸液能力非常稳定，最大吸液能力不超过自身重量的25倍，在硬化混凝土中产生的微孔直径为原始颗粒的2～3倍，且受Ca2+浓度和pH值的影响大大减小。本发明的改性吸水树脂球形颗粒以干掺方式掺入混凝土，不仅可维持混凝土工作性，而且抗压强度、特别是抗冻性能均得到显著改善。
【IPC分类】C04B24-26, C08F222-38, C08F2-32, C08F220-06, C08F220-56
【公开号】CN104558370
【申请号】CN201510032872
【发明人】何真, 杨华美, 刘加平, 蔡新华
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月22日