1.本发明涉及一种混凝土外加剂，尤其是涉及一种减小混凝土干燥收缩的外加剂及制备方法和使用方法。
背景技术：
2.混凝土裂缝会降低混凝土的刚度,影响混凝土外观,降低混凝土防水防腐性能,严重的会引起钢筋锈蚀，并最终会影响混凝土的性能发挥和混凝土的寿命。现代混凝土高流动性、低水胶比和更细胶凝材料颗粒的发展趋势会进一步加剧混凝土的收缩开裂风险。混凝土的干燥收缩是导致混凝土开裂的主要原因之一，因此，如何减少或防止混凝土因干燥收缩而产生的裂纹或裂缝,是各国混凝土工作者都感兴趣的研究课题。
3.混凝土水化过程中，失水是造成干燥收缩的主要原因。在众多干燥理论中，毛细管张力理论较有说服力，该理论认为，在混凝土水化体干燥时，毛细管首先发生蒸发。最新的研究表明，充满水的毛细孔孔径大约在2.5～50nm之间，随着毛细管内部水分的蒸发，水面下降使得弯月面的曲率变大，在水的表面张力作用下，会产生毛细管收缩力进而造成混凝土的力学变形-干缩。当毛细孔大于50nm时，产生的毛细孔张力可以忽视；当毛细孔直径小于2.5nm时，不会促成毛细孔月牙面的形成。混凝土作为基础设施建建设应用最广泛的材料之一，其在养护过程中由于干燥环境引起的干燥收缩是造成混凝土开裂问题的元凶之一，因此，降低混凝土的干燥收缩问题对于混凝土的制备及其应用具有十分重要的现实意义。
4.我国北方大部分时间及南方的动气情况下，为了施工进度不得不进行负温下的施工，此外混凝土的露天养护也要求在养护过程中减少负温对混凝土的影响，因此，对新浇筑混凝土表面进行保温时有必要且有较大市场需求的。
5.目前市面上存在的一些降低混凝土干燥收缩的手段相对单一，包括膨胀剂、内养护剂等，无法满足相关的工程标准。尽管研究者开展了大量的工作以解决混凝土的干燥收缩问题，但仍不能从根本上解决现有收缩裂缝存在的问题，以及收缩裂缝带来的混凝土强度问题。
技术实现要素：
6.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种减小混凝土干燥收缩的外加剂及制备方法和使用方法，通过外加剂的使用优化水泥混凝土的孔结构，降低毛细孔表面张力和补偿收缩，实现了水泥混凝土中胶凝材料的水化程度提高，降低混凝土在硬化过程中的干燥收缩。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：
8.本发明第一方面公开了一种减小混凝土干燥收缩的外加剂，包括如下质量百分比组成：减缩剂40～60％，膨胀剂30～50％，保水剂2～8％，内养护剂2～8％。
9.优选地，所述的减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:1～3，加入缩减剂可以降低混凝土的表面张力，进而可以减小混凝土的干燥收缩，防止混凝土产生
收缩裂缝。由于正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇在孔结构中具有不同的吸附能力，通过其含量的调整，能大幅提高减缩剂的减缩能力。
10.优选地，所述的膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:0.5～1.5，加入的膨胀剂可以缓慢形成膨胀产物，进而可以对混凝土的收缩进行补偿。氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂具有不同的作用失效，通过其复合使用，可以实现长效化机制。
11.优选地，所述的保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:2～5，加入保水剂可以提高混凝土的保水能力，减少混凝土内部水分丧失，有效保证混凝土内部水化进程的持续，缓解干燥收缩产生的劣化。
12.优选地，所述的内养护剂为高吸水树脂，通过缓慢释水来保持混凝土内部的水化进程，环节混凝土的干燥收缩。
13.优选地，所述的内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂，所述的聚丙烯酸钠高吸水树脂具有吸水能力强，释水速率稳定，对混凝土内部干燥条件敏感等优点，因而被采用。
14.本发明第二方面公开了一种如上所述的减小混凝土干燥收缩的外加剂的制备方法，包括如下步骤：
15.s1：将膨胀剂、保水剂和内养护剂混合后进行搅拌，得到均匀粉料；
16.s2：将减缩剂加入到步骤s1制备的均匀粉料中，继续搅拌，得到所述的外加剂。
17.优选地，所述的步骤s1中的搅拌的转速为60r/min，时间为1～3min。
18.优选地，所述的步骤s2中的搅拌的转速为120r/min，时间为2～4min。
19.本发明第三方面公开了一种小混凝土干燥收缩的外加剂的使用方法，在混凝土拌和过程中通过内掺的形式加入如上所述的减小混凝土干燥收缩的外加剂，可以提高混凝土的强度，并减少混凝土的干燥收缩。
20.优选地，所述的减小混凝土干燥收缩的外加剂的加入量为混凝土质量的3～8％。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明的外加剂通过内掺的形式加入到水泥混凝土中，可以优化水泥混凝土内部的孔结构，进而提高水泥混凝土中胶凝材料的水化程度，降低混凝土在硬化过程中的干燥收缩，与此同时，对混凝土的抗压强度和抗拉强度也具有一定的提升效果，对提高混凝土耐久性也具有良好的作用。
23.2、本发明基于多项材料的优势互补，通过结合减小表面张力和补偿收缩的手段，以提高混凝土抵抗干燥收缩的风险，并从混凝土的长效机制出发，结合内养护和保水等手段，减少混凝土内部水分丧失，保证混凝土内部水化进程的持续，降低混凝土在干燥条件下的收缩，有缓解干燥收缩所产生的劣化，与此同时，促进混凝土强度的发展，提高了混凝土的耐久性。
24.3、本发明的外加剂的制备方法简单快捷，适用于工业上大规模生产应用，并且使用时也只需要将其在混凝土拌和过程中加入即可，有效提高混凝土的耐久性，并降低混凝土28d的干燥收缩约32～67％。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
26.以下实施例中所使用的试剂均选用本领域技术人员施用的常规市售产品。
27.实施例1
28.本实施例的减小混凝土干燥收缩的外加剂包括以下质量百分比组分：减缩剂40％，膨胀剂50％，保水剂2％，内养护剂8％。
29.其中，减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:3；膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:1.5；保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:2；内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂。
30.将膨胀剂、保水剂和内养护剂依次加入至搅拌器中，并以60r/min的转速均匀搅拌1min，得到均匀粉料；随后将减缩剂加入至均匀粉料中，以120r/min的转速均匀搅拌3min，得到外加剂。
31.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、收缩能力进行检测。实验结果表明，在混凝土拌和过程中以内掺的形式加入胶凝材料质量的3％该外加剂，可以使得混凝土7d和28d的抗压强度提高6％和8％，7d和28d的干燥收缩降低23％和32％，混凝土表面有微裂纹。
32.实施例2
33.本实施例的减小混凝土干燥收缩的外加剂包括以下质量百分比组分：减缩剂45％，膨胀剂45％，保水剂3％，内养护剂7％。
34.其中，减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:2.5；膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:1.2；保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:3；内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂。
35.将膨胀剂、保水剂和内养护剂依次加入至搅拌器中，并以60r/min的转速均匀搅拌2min，得到均匀粉料；随后将减缩剂加入至均匀粉料中，以120r/min的转速均匀搅拌3min，得到外加剂。
36.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、收缩能力进行检测。实验结果表明，在混凝土拌和过程中以内掺的形式加入胶凝材料质量的4％该外加剂，可以使得混凝土7d和28d的抗压强度提高13％和11％，7d和28d的干燥收缩降低34％和51％，混凝土表面无裂纹。
37.实施例3
38.本实施例的减小混凝土干燥收缩的外加剂包括以下质量百分比组分：减缩剂50％，膨胀剂40％，保水剂5％，内养护剂5％。
39.其中，减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:2；膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:1；保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:3；内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂。
40.将膨胀剂、保水剂和内养护剂依次加入至搅拌器中，并以60r/min的转速均匀搅拌3min，得到均匀粉料；随后将减缩剂加入至均匀粉料中，以120r/min的转速均匀搅拌4min，得到外加剂。
41.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、收缩能力进行检测。实验结果表明，在混凝土拌和过程中以内掺的形式加入胶凝材料质量的5％该外加剂，可以使得混凝土7d和28d的抗压强度提高21％和27％，7d和28d的干燥收缩降低63％和67％，混凝土表面无裂纹。
42.实施例4
43.本实施例的减小混凝土干燥收缩的外加剂包括以下质量百分比组分：减缩剂55％，膨胀剂35％，保水剂5％，内养护剂5％。
44.其中，减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:1.5；膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:0.8；保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:4.5；内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂。
45.将膨胀剂、保水剂和内养护剂依次加入至搅拌器中，并以60r/min的转速均匀搅拌3min，得到均匀粉料；随后将减缩剂加入至均匀粉料中，以120r/min的转速均匀搅拌2min，得到外加剂。
46.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、收缩能力进行检测。实验结果表明，在混凝土拌和过程中以内掺的形式加入胶凝材料质量的5％该外加剂，可以使得混凝土7d和28d的抗压强度提高19％和20％，7d和28d的干燥收缩降低43％和52％，混凝土表面有微裂纹。
47.实施例5
48.本实施例的减小混凝土干燥收缩的外加剂包括以下质量百分比组分：减缩剂60％，膨胀剂30％，保水剂8％，内养护剂2％。
49.其中，减缩剂为正丁醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其质量比为1:1；膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂，其质量比为1:0.5；保水剂为羟丙基甲基纤维素和黄原胶，其质量比为1:5；内养护剂为聚丙烯酸钠高吸水树脂。
50.将膨胀剂、保水剂和内养护剂依次加入至搅拌器中，并以60r/min的转速均匀搅拌3min，得到均匀粉料；随后将减缩剂加入至均匀粉料中，以120r/min的转速均匀搅拌3min，得到外加剂。
51.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、收缩能力进行检测。实验结果表明，在混凝土拌和过程中以内掺的形式加入胶凝材料质量的8％该外加剂，可以使得混凝土7d和28d的抗压强度提高17％和18％，7d和28d的干燥收缩降低33％和41％，混凝土表面无裂纹。
52.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。