补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝 剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 混凝土浇筑后，由于水泥水化产生大量的水化热，使混凝土温度升高，产生体积热 膨胀。待达到最高温度以后，随着热量向外部环境的散发，温度将由最高值降至一个稳定或 准稳定值，将产生温度收缩应力，当收缩应力超过混凝土的极限抗拉强度，就将导致混凝土 开裂。在水利水电工程建设中，大体积混凝土温度收缩裂缝是影响工程质量和耐久性的关 键因素之一。
[0003] 为防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝，有效设置后浇带是常规措施，但是 后浇带延长工期，钢筋断后的搭、焊接和清理凿毛均给填缝施工带来一定麻烦，处理不好将 留下隐患。因此，有必要补偿收缩混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力，从而防止 收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。目前，膨胀剂作为补偿收缩外加剂己经得到普 遍应用，膨胀剂特有的膨胀补偿大体积混凝土温度收缩，可有效控制混凝土的应变，防止或 减少大体积混凝土的温度开裂。目前我国补偿收缩混凝土应用的理论基础是吴中伟院士提 出的补偿收缩理论，即：混凝土最后达到的变形值D(限制膨胀变形或限制收缩变形）等于 最大限制膨胀变形e2ni减去限制收缩S2，加上弹性伸长，加上塑性伸长ep，加上或减去 混凝土徐变C，（D=e2m-S2+ee+ep±C)。
[0004] 根据能量守恒定律，补偿收缩混凝土水化所产生的膨胀能在自由和限制条件下是 等量的。在补偿收缩混凝土中，重要的是产生用于补偿收缩的有效膨胀能，它是产生限制膨 胀和弹性收缩的膨胀能量之和。一般认为，补偿收缩混凝土的膨胀不仅与膨胀源的形态、数 量、限制条件有关，而且与形成时间和基体强度有关。简单地说，就是膨胀与强度要协调发 展，才能获得有效的膨胀效果。提高限制膨胀率的方法有两个：一是延长混凝土的有效膨胀 时间，这需要控制混凝土 1~7d抗压强度发展，为产生有效膨胀提供足够的时间；二是尽可 能提尚膨胀效率。
[0005] 因此，为了解决补偿收缩混凝土中膨胀速率与混凝土的抗压强度协调发展的问 题，亟待开发一种能够使补偿收缩混凝土中膨胀剂发挥最大膨胀能补偿收缩混凝土缓凝 剂。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种膨胀率与混 凝土的抗压强度发展相协调的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂。
[0007] 本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状提供一种操作简单的 补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂的制备方法。
[0008] 本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状提供一种上述补偿收 缩混凝土用缓释型缓凝剂的应用。
[0009] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该补偿收缩混凝土用缓释型缓凝 剂，其特征在于由下列物质按质量百分比配制而成：缓凝组份5%~15%，缓释组份85%~ 95%，上述两种组份之和（按质量计）为100%，其中，所述缓凝组份包括至少一种含羟基或 羟基羧基的亲水性大分子，至少包括下列结构中的一种：
[0010] UOH)%;
[0011] (0H)n3R2-(C00R3)n2,式中，ripn2,n3^： 1 ;
[0012]Ri，R2分别选自烷基、苯环、不饱和烃基、烷氧基中的至少一种；1?3选自氢、Na、K、Ca 中的至少一种；
[0013] 而所述缓释组份可选自阿拉伯胶、明胶、虫胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤 维素及聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。
[0014] 进一步地，所述缓凝组份可选自于柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、水杨酸、苹果酸，葡 萄糖、葡萄糖酸钠、蔗糖、糖蜜、麦芽糖和糊精中的至少一种。
[0015] 进一步地，所述缓凝组份为8%~10%，缓释组份为90%~92%。
[0016] 作为优选，所述缓凝组份为9 %，缓释组份为91 %。
[0017] 作为优选，所述缓凝组份为葡萄糖酸钠，所述缓释组份为阿拉伯胶。
[0018] 作为优选，所述9 %的缓凝组份由5%的葡萄糖酸钠和4%的糊精组成，所述91 % 的缓释组份为35%的阿拉伯胶、20%的明胶以及36%的羧甲基纤维素钠组成。
[0019] 本发明还提供一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂的制备方法，其特征在于包括 下述步骤：
[0020] 1)搅拌混合：按要求配比取缓凝组份和缓释组份，共同溶解于水中，搅拌直至两 种组份完全溶解后干燥，研磨成粉；
[0021] 2)筛分：将步骤1)的粉过筛，制得补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂。
[0022] 本发明还提供一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂在混凝土配制中的应用，其特 征在于：包括如下步骤：
[0023] 所述补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂加入至水泥中，搅拌使其混合均匀，然后依 次投入补偿收缩混凝土材料，该补偿收缩混凝土材料包括有膨胀剂，所述补偿收缩混凝土 用缓释型缓凝剂用量按重量计为所述膨胀剂用量的0. 1%~2%。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明中随着缓释组份在补偿收缩混凝 土体系中缓慢溶解，缓凝组份小颗粒也逐渐暴露出来并溶解，最后作用于胶凝体系，降低了 缓凝组份对补偿收缩混凝土塑性阶段的影响，在补偿收缩混凝土 1~7d龄期缓凝组份发挥 作用，进而达到提高限制膨胀率，提高补偿效果的目的，本发明不影响混凝土的流动性、坍 落度以及水泥、胶凝材料的凝结时间，满足施工要求。
【具体实施方式】
[0025] 以下通过实施例对本发明作进一步说明。
[0026] 本发明所有实施例中的"胶凝材料"由90%的水泥和10%混凝土膨胀剂组成。
[0027] 本发明所有实施例中的"水泥"采用山东鲁城水泥有限公司生产的混凝土外加剂 检验专用基准水泥。
[0028] 本发明所有实施例中的"混凝土膨胀剂"采用武汉三源特种建材有限责任公司生 产的高性能膨胀剂。
[0029] 本发明所有实施例中的"粉煤灰"为武汉青山热电厂生产的国标II以上。
[0030] 本发明所有实施例中的"矿粉"为旺达建材有限公司生产的普通矿粉。
[0031] 本发明所有实施例中的"减水剂"为武汉源锦建材科技有限公司生产的Uj〇in-PC 聚羧酸减水剂。
[0032] 实施例1
[0033] 将下列物质按质量计：
[0034] 葡萄糖酸钠 5% ;
[0035] 阿拉伯胶 95% ;
[0036] 加入烧杯中，加水，常温或适当加热（加热不能使其沸腾）溶解，并不停搅拌加速 溶解，直到溶液中没有颗粒存在为止，然后将溶液倒入适当的容器，放入烘箱90°C将水完全 蒸干，研磨过80ym方孔筛，制得缓释型缓凝剂。
[0037] 实施例2
[0038] 将下列物质按质量计：
[0039] 葡萄糖酸钠 15% ;
[0040] 阿拉伯胶 85% ;
[0041] 加入烧杯中，加水，常温或适当加热（加热不能使其沸腾）溶解，并不停搅拌加速 溶解，直到溶液中没有颗粒存在为止，然后将溶液倒入适当的容器，放入烘箱90°C将水完全 蒸干，研磨过80ym方孔筛，制得缓释型缓凝剂。
[0042] 实施例3
[0043] 将下列物质按质量计：
[0044] 葡萄糖酸钠 9% ;
[0045] 阿拉伯胶 91% ;
[0046] 加入烧杯中，加水，常温或适当加热（加热不能使其沸腾）溶解，并不停搅拌加速 溶解，直到溶液中没有颗粒存在为止，然后将溶液倒入适当的容器，放入烘箱90°C将水完全 蒸干，研磨过80ym方孔筛，制得缓释型缓凝剂。
[0047] 实施例4
[0048] 将下列物质按质量计：
【主权项】
1. 一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于由下列物质按质量百分比配制而 成：缓凝组份5 %~15 %，缓释组份85 %~95 %，其中，所述缓凝组份包括至少一种含羟基 或羟基羧基的亲水性大分子，至少包括下列结构中的一种： R1-(OH)Ii1; (OH)n3R2-(COOR3)n2,式中，ripn2,n3^ 1 ; 札，馬分别选自烷基、苯环、不饱和烃基、烷氧基中的至少一种$3选自氢、似、1(、0 &中的 至少一种； 而所述缓释组份可选自阿拉伯胶、明胶、虫胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素 及聚乙二醇、聚乙烯醇中的至少一种。
2. 根据权利要求1所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于：所述缓凝组 份可选自于柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、水杨酸、苹果酸，葡萄糖、葡萄糖酸钠、蔗糖、糖蜜、麦 芽糖和糊精中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于：所述缓凝组 份为8 %~10 %，缓释组份为90 %~92 %。
4. 根据权利要求3所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于：所述缓凝组 份为9%，缓释组份为91%。
5. 根据权利要求4所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于：所述缓凝组 份为葡萄糖酸钠，所述缓释组份为阿拉伯胶。
6. 根据权利要求4所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于：所述9%的 缓凝组份由5%的葡萄糖酸钠和4%的糊精组成，所述91 %的缓释组份为35%的阿拉伯胶、 20 %的明胶以及36 %的羧甲基纤维素钠组成。
7. -种如权利要求1~6任意一项权利要求所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂的 制备方法，其特征在于包括下述步骤： 1) 搅拌混合：按要求配比取缓凝组份和缓释组份，共同溶解于水中，搅拌直至两种组 份完全溶解后干燥，研磨成粉； 2) 筛分：将步骤1)的粉过筛，制得补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂。
8. -种如权利要求1~6任意一项权利要求所述的补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂在 混凝土配制中的应用，其特征在于： 所述补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂加入至水泥中，搅拌使其混合均匀，然后依次投 入补偿收缩混凝土材料，该补偿收缩混凝土材料包括有膨胀剂，所述补偿收缩混凝土用缓 释型缓凝剂用量按重量计为所述膨胀剂用量的〇. 1%~2%。
【专利摘要】本发明涉及一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂，其特征在于由下列物质按质量百分比配制而成：缓凝组份5％～15％，缓释组份85％～95％，其中，缓凝组份包括至少一种含羟基或羟基羧基的亲水性大分子，包括下列结构中的一种或多种，而缓释组份可选自阿拉伯胶、明胶、虫胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素及聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种，本发明还提供一种补偿收缩混凝土用缓释型缓凝剂的制备方法和应用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明能够有效调节补偿收缩混凝土强度发展同时提高限制膨胀率，不影响补偿收缩混凝土的流动性、塌落度以及混凝土的凝结时间，满足施工要求。
【IPC分类】C04B24-38, C04B24-02, C04B103-22, C04B24-06
【公开号】CN104817289
【申请号】CN201510139924
【发明人】吴翠娥, 刘虎, 张晓果, 刘燕, 刘辉
【申请人】武汉三源特种建材有限责任公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月27日