本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土水分緩釋劑及其制備方法與使用方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于各類建筑、橋梁、地下建筑物等的要求越來越高，其中混凝土的強(qiáng)度和耐久性方面尤為重視。目前主要是通過摻入活性摻合料和高效減水劑來提高混凝土強(qiáng)度。但加入高效減水劑，會(huì)使混凝土用水量降低，水化不充分，增大混凝土的收縮，因此在混凝土實(shí)際施工中，如何在使用減水劑的情況下，提高水泥水化程度，降低混凝土收縮成了急需解決的問題。
傳統(tǒng)的混凝土養(yǎng)護(hù)方法有自然養(yǎng)護(hù)、常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)和高溫高壓養(yǎng)護(hù)等。正常情況下，人們都使用灑水或覆蓋濕草包等自然養(yǎng)護(hù)方法。但傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方法混凝土水化程度不高，難以發(fā)揮混凝土的最優(yōu)狀態(tài)。目前解決以上問題的方式是使用內(nèi)養(yǎng)護(hù)。內(nèi)養(yǎng)護(hù)是指在絕濕、絕熱條件下依靠預(yù)吸水材料釋放水分維持混凝土內(nèi)部充分濕潤的方法。國內(nèi)主要的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑分為三類：一是多孔結(jié)構(gòu)的輕集料或陶粒，其吸水能力較低；二是純高吸水性樹脂，其分散性較差，釋放不穩(wěn)定；三是以植物淀粉等為原料合成，其制作工藝復(fù)雜且成本較高。因此研究一種能夠克服以上問題并具有較好養(yǎng)護(hù)作用的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑具有重大的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種混凝土水分緩釋劑及其制備方法與使用方法，以有效提高混凝土內(nèi)部水泥水化，提高強(qiáng)度，減輕混凝土的收縮性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
第一方面，本發(fā)明提供了一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺5～10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25～0.5重量份和水85～95重量份。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，原料組分還包括：過硫酸鉀0.1～0.3重量份和亞硫酸氫鈉0.1～0.3重量份。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，水為去離子水。
第二方面，本發(fā)明提供了混凝土水分緩釋劑的制備方法，包括如下步驟：s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行超聲波振動(dòng)，得到膨脹物；s102：將膨脹物在水中浸泡；s103：將s102得到的產(chǎn)物干燥至恒重；s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到混凝土水分緩釋劑。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，s101中，超聲波振動(dòng)的溫度為15～25℃，超聲波振動(dòng)的時(shí)間為20～40min，超聲波振動(dòng)的頻率為20～130khz。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，s102中，浸泡的次數(shù)為多次，優(yōu)選為3～5次，每次浸泡的時(shí)間為1～3h；水為去離子水；s103中，干燥的溫度為40～80℃，干燥為真空干燥。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，s104中，混凝土水分緩釋劑的粒徑為0.15～0.21mm，優(yōu)選為0.175～0.185mm。
第三方面，本發(fā)明提供了混凝土水分緩釋劑的使用方法，包括如下步驟：將混凝土水分緩釋劑加入水中，吸水至飽和狀態(tài)，然后和混凝土料混合均勻，得到混凝土。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，混凝土水分緩釋劑和混凝土料的質(zhì)量比為(0.01～0.2):100；混凝土料的原料組分按重量份計(jì)，包括：水泥360重量份、沙子759重量份、石子965重量份和水230重量份。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，混凝土料的原料組分還包括減水劑0.0002～0.0005重量份，減水劑為聚羧酸減水劑。需要說明的是，減水劑為聚羧酸高性能減水劑，可以是選自沈陽普和化工有限公司的萘系高效減水劑fdn-a，ph值為7～9，硫酸鈉含量≤5％，固體含量≥93％。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下的有益效果：(1)本發(fā)明中，混凝土成型后不用澆水的先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)方法，工序簡單，并可大量節(jié)省相關(guān)養(yǎng)護(hù)用水并減少物力、人力的投入，降低了應(yīng)用成本；(2)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑能有效的提升混凝土的強(qiáng)度，并降低其自收縮情況；(3)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑能與減水劑等外加劑共同使用，不影響相關(guān)外加劑的效果，并降低外加劑對(duì)混凝土收縮的影響，并且水分緩釋劑能夠長期穩(wěn)定存在；(4)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑環(huán)境友好，與混凝土配合性好，利于環(huán)保，促進(jìn)資源可持續(xù)發(fā)展；(5)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑新型環(huán)保高效，從分子結(jié)構(gòu)、作用原理和在混凝土中的表現(xiàn)行為與內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑有很大區(qū)別，不僅具有適宜的含水量、摻量、良好的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，還具降低減水劑引起的收縮的作用，使用本發(fā)明產(chǎn)品可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕養(yǎng)護(hù)，可減少勞動(dòng)度、降低工程費(fèi)用，達(dá)到并超過傳統(tǒng)的濕養(yǎng)護(hù)效果；(6)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑無金屬礦物的添加，一方面減少了環(huán)境的污染，另外還大大減低了成本；(7)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法便捷，而且本發(fā)明的水分緩釋劑的養(yǎng)護(hù)效果更為明顯，強(qiáng)度增長率相對(duì)更高。能顯著減少新拌混凝土的用水量，提高混凝土性能并延長混凝土使用壽命。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的試驗(yàn)材料，如無特殊說明，均為自常規(guī)試劑商店購買得到的。以下實(shí)施例中的定量試驗(yàn)，均設(shè)置三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)為三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值或平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。實(shí)施例采用的減水劑為聚羧酸高性能減水劑，是選自沈陽普和化工有限公司的萘系高效減水劑fdn-a，ph值為7～9，硫酸鈉含量≤5％，固體含量≥93％。
本發(fā)明提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：
n-異丙基丙烯酰胺5～10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25～0.5重量份、過硫酸鉀0.1～0.3重量份、亞硫酸氫鈉0.1～0.3重量份和去離子水85～95重量份。
另外，本發(fā)明還提供了上述混凝土水分緩釋劑的制備方法，包括如下步驟：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在15～25℃超聲波振動(dòng)20～40min，超聲波振動(dòng)的頻率為20～130khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3～5次，每次浸泡的時(shí)間為1～3h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物40～80℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.15～0.21mm的混凝土水分緩釋劑。
再者，本發(fā)明還提供了上述混凝土水分緩釋劑的使用方法，包括如下步驟：
將混凝土水分緩釋劑加入水中，吸水至飽和狀態(tài)，然后和混凝土料混合均勻，得到混凝土；其中，混凝土水分緩釋劑和所述混凝土料的質(zhì)量比為(0.01～0.2):100；所述混凝土料的原料組分按重量份計(jì)，包括：水泥360重量份、沙子759重量份、石子965重量份、聚羧酸減水劑0.0002重量份和水230重量份。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑及其制備方法與使用方法作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例一
本實(shí)施例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.5重量份、過硫酸鉀0.25重量份、亞硫酸氫鈉0.25重量份和去離子水89重量份。
按上述的原料，采用本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在20℃超聲波振動(dòng)30min，超聲波振動(dòng)的頻率為80khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為2h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物在60℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.175～0.185mm的混凝土水分緩釋劑。
實(shí)施例二
本實(shí)施例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺5重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.3重量份、過硫酸鉀0.15重量份、亞硫酸氫鈉0.15重量份和去離子水94.4重量份。
按上述的原料，采用本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在20℃超聲波振動(dòng)30min，超聲波振動(dòng)的頻率為80khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為2h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物在60℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.175～0.185mm的混凝土水分緩釋劑。
實(shí)施例三
本實(shí)施例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺8重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.4重量份、過硫酸鉀0.2重量份、亞硫酸氫鈉0.2重量份和去離子水91.2重量份。
按上述的原料，采用本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在20℃超聲波振動(dòng)30min，超聲波振動(dòng)的頻率為80khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為2h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物在60℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.175～0.185mm的混凝土水分緩釋劑。
實(shí)施例四
本實(shí)施例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺5重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.5重量份、過硫酸鉀0.1重量份、亞硫酸氫鈉0.3重量份和去離子水95重量份。
按上述的原料，采用本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在15℃超聲波振動(dòng)40min，超聲波振動(dòng)的頻率為20khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為3h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物40℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.15～0.175mm的混凝土水分緩釋劑。
實(shí)施例五
本實(shí)施例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25重量份、過硫酸鉀0.3重量份、亞硫酸氫鈉0.1重量份和去離子水85重量份。
按上述的原料，采用本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在25℃超聲波振動(dòng)20min，超聲波振動(dòng)的頻率為130khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡5次，每次浸泡的時(shí)間為1h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物80℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.185～0.21mm的混凝土水分緩釋劑。
對(duì)比例一
本對(duì)比例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.2重量份、過硫酸鉀0.25重量份、亞硫酸氫鈉0.25重量份和去離子水89重量份。
制備方法同實(shí)施例一。
對(duì)比例二
本對(duì)比例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分按重量份計(jì)，包括：n-異丙基丙烯酰胺10重量份、n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.8重量份、過硫酸鉀0.25重量份、亞硫酸氫鈉0.25重量份和去離子水89重量份。
制備方法同實(shí)施例一。
對(duì)比例三
本對(duì)比例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分同實(shí)施例一。
按上述的原料，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在15℃超聲波振動(dòng)40min，超聲波振動(dòng)的頻率為80khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為3h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物40℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.10～0.13mm的混凝土水分緩釋劑。
對(duì)比例四
本對(duì)比例提供一種混凝土水分緩釋劑，原料組分同實(shí)施例一。
按上述的原料，制備混凝土水分緩釋劑：
s101：將所有原料組分混合均勻，然后進(jìn)行在15℃超聲波振動(dòng)40min，超聲波振動(dòng)的頻率為80khz，得到膨脹物；
s102：將所述膨脹物在去離子水中浸泡3次，每次浸泡的時(shí)間為3h；
s103：將s102得到的產(chǎn)物40℃真空干燥至恒重；
s104：將干燥后的產(chǎn)物粉碎，再用套篩篩分，得到粒徑為0.22～0.25mm的混凝土水分緩釋劑。
將本發(fā)明實(shí)施例一至實(shí)施例五制備得到的混凝土水分緩釋劑，按照相關(guān)國標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)度和收縮模塊成型進(jìn)行性能測定，并以對(duì)比例一至對(duì)比例四制備得到的混凝土水分緩釋劑作為對(duì)照。
分組：測定總共分為17組，編號(hào)為a1、a2、a3、a31、a32、a33、a34、a4、a5、a6、a7、a71、a72、a73、a74、a8和a9。其中a1、a2為空白混凝土樣品，a1不養(yǎng)護(hù)，a2進(jìn)行傳統(tǒng)的噴灑外養(yǎng)護(hù)；a3、a4、a5分別為添加實(shí)施例一至三中的水分緩釋劑的混凝土樣品，a31、a32、a33、a34分別為添加對(duì)比例一至四中的水分緩釋劑的混凝土樣品；a6為加了聚羧酸減水劑的試樣；a7、a8、a9添加了聚羧酸減水劑且分別為添加了實(shí)施例一至三中的水分緩釋劑的混凝土樣品，a71、a72、a73、a74添加了聚羧酸減水劑且分別為添加了對(duì)比例一至四中的水分緩釋劑的混凝土樣品。
測定方法：(1)將實(shí)施例一至實(shí)施例三、對(duì)比例一至對(duì)比例四中制備得到的混凝土水分緩釋劑分別加入水中，吸水18h至飽和狀態(tài)，得到預(yù)吸水飽和試劑；(2)按照水泥360重量份、沙子759重量份、石子965重量份和水230重量份配制混凝土料，然后分為a1、a2、a3、a31、a32、a33、a34、a4、a5、a6、a7、a71、a72、a73、a74、a8和a9組；(3)a1、a2為空白混凝土，且a2進(jìn)行傳統(tǒng)的噴灑外養(yǎng)護(hù)；a3、a31、a32、a33、a34、a4、a5對(duì)應(yīng)添加(1)中的預(yù)吸水飽和試劑(混凝土水分緩釋劑和混凝土料的質(zhì)量比為0.1:100)；a6為添加聚羧酸減水劑(聚羧酸減水劑加入量為0.0002重量份)；a7、a71、a72、a73、a74、a8、a9添加聚羧酸減水劑且對(duì)應(yīng)添加(1)中的預(yù)吸水飽和試劑(混凝土水分緩釋劑和混凝土料的質(zhì)量比為0.1:100，聚羧酸減水劑加入量為0.0002重量份)，其他處理均相同，得到對(duì)應(yīng)的17組混凝土樣品，每個(gè)樣品設(shè)置三個(gè)平行樣。
測定結(jié)果：在不同的時(shí)間點(diǎn)，按照相關(guān)國標(biāo)規(guī)范計(jì)算強(qiáng)度和收縮率，并取平均值，具體結(jié)果如下表1和表2所示。
表1混凝土試塊抗壓強(qiáng)度(mpa)
表2混凝土試塊收縮率(×10-6)
從以上表1和表2數(shù)據(jù)可以看出，混凝土進(jìn)行外養(yǎng)護(hù)要優(yōu)于不養(yǎng)護(hù)，而添加了本發(fā)明制備得到的混凝土水分緩釋劑無論是強(qiáng)度還是收縮率，均優(yōu)于對(duì)比樣。本發(fā)明制備得到的混凝土水分緩釋劑，由于在混凝土內(nèi)部能夠穩(wěn)定持續(xù)的維持其內(nèi)部的濕度，從而最大限度的促進(jìn)水泥水化，減少混凝土的收縮，提高混凝土的強(qiáng)度。
需要說明的是，除了上述實(shí)施例一至實(shí)施例五列舉的情況，選用其他的原料組分配比及制備方法參數(shù)也是可行的。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下的有益效果：(1)本發(fā)明中，混凝土成型后不用澆水的先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)方法，工序簡單，并可大量節(jié)省相關(guān)養(yǎng)護(hù)用水并減少物力、人力的投入，降低了應(yīng)用成本；(2)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑能有效的提升混凝土的強(qiáng)度并降低其自收縮情況；(3)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑能與減水劑等外加劑共同使用，不影響相關(guān)外加劑的效果，并降低外加劑對(duì)混凝土收縮的影響，并且水分緩釋劑能夠長期穩(wěn)定存在；(4)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑環(huán)境友好，與混凝土配合性好，利于環(huán)保，促進(jìn)資源可持續(xù)發(fā)展；(5)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑新型環(huán)保高效，從分子結(jié)構(gòu)、作用原理和在混凝土中的表現(xiàn)行為與內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑有很大區(qū)別，不僅具有適宜的含水量、摻量、良好的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，還具降低減水劑引起的收縮的作用，使用本發(fā)明產(chǎn)品可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕養(yǎng)護(hù)，可減少勞動(dòng)度、降低工程費(fèi)用，達(dá)到并超過傳統(tǒng)的濕養(yǎng)護(hù)效果；(6)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑無金屬礦物的添加，一方面減少了環(huán)境的污染，另外還大大減低了成本；(7)本發(fā)明提供的混凝土水分緩釋劑的制備方法便捷，而且本發(fā)明的水分緩釋劑的養(yǎng)護(hù)效果更為明顯，強(qiáng)度增長率相對(duì)更高。能顯著減少新拌混凝土的用水量，提高混凝土性能并延長混凝土使用壽命。
需要注意的是，除非另有說明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)步驟、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值并不限制本發(fā)明的范圍。在這里示出和描述的所有示例中，除非另有規(guī)定，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實(shí)施例的其他示例可以具有不同的值。
最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)中。