一种高效减缩抗裂剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土外加剂，具体涉及一种高效减缩抗裂剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]混凝土的收缩以及由此产生的开裂，是混凝土工程质量的一个顽症，也是学术界和工程界一直关心的问题。近年来随着化学外加剂技术的不断发展，以及各种磨细矿物掺合料的大量使用，以低水胶比和大掺量矿物掺合料为特征的当代高性能混凝土开始逐渐取代以高水胶比和高水泥用量为特征的传统混凝土，在建筑工程中扮演着主导的角色，被大量的推广使用。由于高性能混凝土本身的组成与结构特点是浆体粘稠、保水性好、水分迀移受到一定限制，在内部结构密实的同时产生自干燥，加大了混凝土的收缩和开裂风险。混凝土工程裂缝产生的原因很多，涉及到材料配合比、结构设计、施工及后期养护等各个环节，并且这些因素之间相互交叉影响和作用，使得混凝土工程裂缝控制变的十分复杂。目前虽然对裂缝的成因已有较一致的认识，并提出了许多见解和方法，但至今没有得到有效控制。
[0003]从工程结构失效破坏等特征来看，裂缝是结构破坏失效的宏观表现，而产生裂缝的机理过程除受各种荷载作用影响之外，体积收缩是混凝土产生裂缝的关键因素。因此，通过何种途径来减小混凝土的收缩、提高混凝土抗裂性已成为当前研究的热点。目前解决的方法有在混凝土搅拌时加入纤维、膨胀剂及减缩剂等，其目的都是降低各种收缩变形，但各种外加剂的作用机理和效果均有不同。纤维的添加只是提高了混凝土的抗拉强度，在一定程度上阻止了裂缝的扩展和延伸，主要起到分散或均化收缩应力的作用，不能从根本上消除裂缝的产生。膨胀剂是通过水化反应生成膨胀结晶来补偿混凝土收缩，虽然能补偿早期收缩或产生微膨胀，但只有在合适掺量时(8%?12%)才能起到合适的补偿效果，掺量过高时会造成混凝土强度损失大，掺量较少时补偿效果不能充分发挥，抗裂效果较差。为了达到抗裂效果，目前膨胀剂在混凝土中掺量一般为胶凝材料总量的8%?12%，给长距离运输带来高成本问题，导致现有膨胀剂的销售辐射距离有限，不利于膨胀剂的应用和推广。目前国内外使用的减缩剂多为聚醚和聚醚类衍生物，虽然能够降低混凝土收缩，但多为液体产品，有效成分少，要达到所需的减缩效果需要大剂量掺入混凝土，这样就无形中增加了混凝土的成本，而且液体减缩剂挥发性大，严重影响工人的身体健康，直接限制了其在国内的推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有的膨胀剂和减缩剂的不足，提供一种高效减缩抗裂剂及其制备方法。本发明产品为一种粉状有机无机混合物，通过膨胀组分和减缩组分的协调统一，能够在低掺量条件下产生明显的抗裂效果，从而大幅度降低抗裂混凝土的生产成本，为扩大抗裂材料使用范围提供帮助。
[0005]本发明的上述目的是这样实现的:
[0006]—种高效减缩抗裂剂，由减缩组分和膨胀组分组成，所述减缩组分为梳型共聚物类减缩剂，膨胀组分为氧化钙类膨胀剂，所述减缩组分与膨胀组分的质量比为35:65?45:55；
[0007]所述梳型共聚物类减缩剂由聚乙二醇单烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、苯乙烯、聚丙烯酰胺按重量配比为I?2:1?2:0.5?1:0.5?I组成。
[0008]优选的，所述梳型共聚物类减缩剂的平均分子量为40000?60000，大单体转化率为 90%?95%。
[0009]所述氧化钙类膨胀剂可商购，优选的氧化钙类膨胀剂中f-CaO含量260%、粒度2800 目。
[0010]本发明还提供了所述高效减缩抗裂剂的制备方法，包括如下步骤:
[0011](I)减缩组分的制备:将聚乙二醇单烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和苯乙烯按重量配比为I?2:1?2:0.5?I混合，并按聚乙二醇单烯丙基醚与双氧水的摩尔比为10:1?5:1的比例加入0.lmol/L的双氧水溶液，反应开始后再将聚丙烯酰胺和过硫酸盐类引发剂按重量比为1: 0.1?0.5:0.1分别滴加到反应容器中，滴加时间控制在30min?6011^11，滴加完毕后保温反应211?311，保温反应结束后加碱中和至?!1=6.5?7.5，即得到所述减缩组分;通过改变上述各单体的重量比或摩尔比和滴加时间，可以在聚合反应体系中合成不同聚醚大单体转化率的梳型共聚物类减缩组分；
[0012](2)高效减缩抗裂剂的制备:先将膨胀组分加入到喷雾干燥塔的粉体加料器中，通过压力为0.3?0.5MPa的压缩空气将膨胀组分输送到干燥塔的顶部热风分配器的前端，通过温度为180?200°C的干燥塔进风在热风分配器部位将膨胀组分快速干燥并均匀分散在热气流中；开启喷雾干燥塔，升温到喷雾干燥塔顶部的进料口温度为120-130 °C时，再用螺杆栗将步骤(I)制得的减缩组分输送到喷雾干燥塔顶部的液体进料口中，通过进料口的高速离心雾化盘将液体减缩组分雾化成液滴直径为50?100微米的微液滴，同时用热风分配器出来的、混有膨胀组分的高温气流快速加热微液滴，微液滴中水分被高温气流快速干燥，干燥过程中减缩组分吸附在粉体膨胀组分的表面，形成气固混合物，将气流中的粉体分离出来，即得到所述高效减缩抗裂剂成品。
[0013]本发明与现有产品相比，在减缩组分喷雾干燥的过程中，通过引入粉体膨胀组分作为防粘结隔离材料，减少液体减缩组分在干燥过程中粘结结块，保证液体减缩组分能干燥成细粉料，消除了液体减缩剂中含有的刺激性、易挥发的有机溶剂，提高了减缩剂中的有效成分。另一方面，减缩组分干燥过程中吸附在膨胀组分的表面，延缓了膨胀组分的早期水化，提高了膨胀组分的膨胀有效性，该产品在水泥混凝土中应用时，既能通过减缩组分降低水泥混凝土孔溶液中的表面张力，减小收缩应力发送的驱动力，又能通过膨胀组分的水化膨胀，来补偿已产生的收缩应力，实现了膨胀与减缩的协调统一，在低掺量条件下即可明显提升水泥混凝土的抗裂性能，为扩大抗裂材料使用范围提供帮助。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例和对比例在水泥净浆中的干燥收缩曲线图。
[0015]图2为本发明实施例和对比例在水泥净浆中的自收缩曲线图。
【具体实施方式】
[0016]为了更好的理解本发明，下列实施例时对本发明的进一步举例说明，不应该被认为是对本发明的任何形式的限制。
[0017]一、减缩组分的制备
[0018]将2份聚乙二醇单烯丙基醚、2份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和I份苯乙烯混合后加入反应釜中，并按聚乙二醇单烯丙基醚与双氧水的摩尔比为5:1的比例加入0.lmol/L的双氧水溶液配比配料，将反应釜温度升温至65°C，然后将0.5份聚丙烯酰胺和0.1份过硫酸铵引发剂同时滴加入反应釜中，分开滴加，滴加时间为60min，滴加完毕后保温反应3h，反应结束后，加碱中和至pH = 7.1，得到固含量为46.3%的浅乳白色透明液体，分子量为49000，大单体转化率为91.2 %的液体减缩组分A。
[0019]二、粉体高效减缩抗裂剂的制备
[0020]实施例1
[0021 ]取65份f-CaO含量为65%，粒度为900目的市售氧化钙类膨胀剂作为膨胀组分加入到喷雾干燥塔的粉体加料器中，通入压力为0.5MPa的气体将膨胀组分输送到干燥塔的顶部热风分配器的前端，通入温度为190°C的热风将膨胀组分快速干燥并均匀分散在热气流中。开启喷雾干燥塔，升温到喷雾干燥塔顶部的进料口温度为120°C时，再用螺杆栗将35份上述液体减缩组分输送到喷雾干燥塔顶部的液体进料口中