一種水泥水化速率調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土外加劑領(lǐng)域，具體涉及一種水泥水化速率調(diào)控材料及其制備方 法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土的裂縫控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，而其中溫度裂縫又是最 常見的裂縫形式。水泥水化會(huì)放出大量的熱，當(dāng)混凝土中水泥水化所放出的熱量來不及散 出時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度就會(huì)升高，而后期水化停止，混凝土溫度又會(huì)降至環(huán)境溫度；這種溫 度變化會(huì)引起混凝土體積變化，在受約束的條件下，當(dāng)溫度變形形成的拉應(yīng)力超過混凝土 抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的形成。
[0003] 為了降低混凝土中的溫度變化，就需要調(diào)控水泥的水化過程，盡量降低水泥加速 期的水化速度，使得水泥水化所產(chǎn)生的熱量不要集中釋放，為混凝土散熱爭(zhēng)取時(shí)間，進(jìn)而降 低混凝土因水化造成的溫升，減少混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力，進(jìn)而降低開裂風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 專利JP3729340B2公開了一種由礦渣與糊精復(fù)合能降低混凝土溫升的混合材，其 中使用的糊精是市售無任何改性處理的糊精，其冷水溶解度10?30% ;然而，公開結(jié)果顯 示：混凝土的中心溫度降低幅度和強(qiáng)度降低幅度成比例，即這種混合材雖然起到降溫的作 用，但其又使混凝土強(qiáng)度降低。
[0005] 專利EP1233008A1公開了 一種含有糊精的膨脹劑材料，采用市售無任何改性處 理、冷水溶解度低于70%糊精用于抑制水化熱，公開的結(jié)果顯示其使得混凝土溫度僅降低 了 1°C，效果不佳。
[0006] 專利CN201410010473公開了一種水化熱調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用：其使用 的表面交聯(lián)劑糊精，結(jié)果顯示交聯(lián)后效果有一定的提升，但工藝復(fù)雜、且時(shí)間較長(zhǎng)。
[0007] 專利CN201410009447公開了一種中熱硅酸鹽水泥水化歷程調(diào)控材料，其由糊精、 改性糊精及油酸組成，公開的結(jié)果顯示最優(yōu)的配比能降低水泥水化最大速率峰值66. 3%， 但其制備過也較復(fù)雜。
[0008] 綜上所述，已有專利文獻(xiàn)雖然提到糊精有一定的水化速率調(diào)控功能，但糊精是淀 粉水解的中間產(chǎn)物，種類繁多，不是所有的糊精都具有優(yōu)秀的水化調(diào)控功能；目前已公開的 專利或者文獻(xiàn)中，具有水化調(diào)控功能的材料制備工藝也繁瑣，因此有必要開發(fā)一種制備過 程工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保且最終性能優(yōu)異的水泥水化速率調(diào)控材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水泥水化 速率調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用。
[0010] 技術(shù)方案：
[0011] 申請(qǐng)人通過大量研宄發(fā)現(xiàn)：選用特定分子量的糊精與淀粉進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)重構(gòu)，能 夠得到糊精-淀粉復(fù)合結(jié)構(gòu)（非糊精顆粒與淀粉顆粒直接物理共混），能得到降低水泥最大 放熱峰值超過75%以上的水化速率調(diào)控材料，同時(shí)該材料也不會(huì)降低混凝土后期強(qiáng)度。由 于淀粉為糊精的母體（糊精為淀粉的不完全水解產(chǎn)物），其性質(zhì)與糊精有一定的相似性，所 以優(yōu)選其作為與糊精進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)重構(gòu)的化合物，形成的糊精-淀粉復(fù)合結(jié)構(gòu)，能大幅降 低水泥水化速率，且還改善了糊精易引起水泥水化凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的弊端。
[0012] 本發(fā)明提供的一種水泥水化速率調(diào)控材料，為糊精-淀粉復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
[0013] 作為優(yōu)選，所述糊精數(shù)均分子量1000-90(KK)g/m〇l ;優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子量 3000-60000g/mol ;更優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子量在7000-30000g/mol。本發(fā)明可使用各 種糊精，其來源不受限制，可以由各種淀粉經(jīng)酸或者酶催化水解得到，制備方法可參考本領(lǐng) 域公開的文獻(xiàn)資料；糊精的冷水溶解性不受限制，可以為不完全冷水可溶的白糊精，也可為 完全溶解的黃糊精或者麥芽糊精。
[0014] 作為另一種優(yōu)選，所淀粉種類不受限制，優(yōu)選玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。
[0015] 作為另一種優(yōu)選，所述淀粉的質(zhì)量占總質(zhì)量的0. 5-60 %，優(yōu)選1-25 %，更優(yōu)選 1. 5_10%〇
[0016] 本發(fā)明還提供了一種水泥水化速率調(diào)控材料的制備方法，包括以下步驟：
[0017] ⑴淀粉、糊精在溶劑中溶解；
[0018] (2)將步驟（1)的混合溶液造粒干燥，即得粉末狀的水泥水化速率調(diào)控材料。
[0019] 其中，步驟（1)中，所述溶劑為二甲基亞砜或水。
[0020] 其中，步驟（2)中，所述造粒干燥方法：為向混合溶液中加入不良溶劑得沉淀，所 述不良溶劑為丙酮、四氫呋喃或乙醚；或者為將混合溶液噴霧干燥。
[0021] 本發(fā)明還提供了上述水泥水化速率調(diào)控材料在混凝土中的應(yīng)用，所述水泥水化速 率調(diào)控材料的摻量（相對(duì)于膠材的用量）為0.05-3%，優(yōu)選0. 1-2%，更優(yōu)選0. 15-1%。
[0022] 有益效果：本發(fā)明提供的水泥水化速率調(diào)控材料制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，其對(duì) 水泥水化速率調(diào)控性能相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升。同時(shí)，該水化速率調(diào)控材料對(duì)水泥 的水化的影響不同于傳統(tǒng)小分子緩凝劑，該調(diào)控材料對(duì)水化的誘導(dǎo)期影響較小甚至沒有影 響，但卻能大幅的降低加速期及減速期的水化速率，而傳統(tǒng)小分子緩凝劑主要是延長(zhǎng)水泥 水化誘導(dǎo)期，而對(duì)水泥水化加速期及減速期的水化速率基本無影響（見圖1)。此外，該水泥 水化速率調(diào)控材料的制備只包括溶解過程和造粒干燥過程，工藝簡(jiǎn)單；如果選用噴霧干燥 工藝，全過程只需要用水做介質(zhì)，不添加任何有機(jī)溶劑，工藝綠色環(huán)保。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明水泥水化速率調(diào)控材料與傳統(tǒng)緩凝劑（蔗糖）對(duì)水泥水化不同的影 響規(guī)律（TAM AIR等溫量熱儀測(cè)試得到）
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下實(shí)施例更詳細(xì)的描述了根據(jù)本發(fā)明的方法制備的水泥水化速率調(diào)控材料及 其性能，并且這些實(shí)施例以說明的方式給出，但這些實(shí)施例不限制本發(fā)明的范圍。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例中，分子量采用Agilent 1200Infinity凝膠滲透色譜儀測(cè)定。
[0026] 水泥水化放熱過程監(jiān)測(cè)采用美國(guó)TA公司TAM AIR等溫量熱儀，測(cè)試溫度為20°C， 測(cè)試試件為凈漿，水膠比為〇. 4,水泥水化速率調(diào)控材料的添加百分比相對(duì)于膠材的質(zhì)料。 以最大放熱速率峰值降低幅度作為本發(fā)明水化調(diào)控材料性能的判定標(biāo)準(zhǔn)，相同條件下放熱 速率峰值降低幅度越大則表明水泥水化速率調(diào)控材料性能越好，更能避免水泥水化的集中 放熱。
[0027] 混凝土抗壓強(qiáng)度參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行； 混凝土凝結(jié)時(shí)間參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例中，使用混凝土配合比如表1所示。其中，水泥使用海螺42.5水泥； 一級(jí)粉煤灰；細(xì)集料為河沙，表觀密度2. 63g/cm3,細(xì)度模數(shù)為2. 60 ;粗集料為5?20mm連 續(xù)極配碎石。
[0029] 表I. 1混凝土基礎(chǔ)配合比（kg/m3)
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述水泥水化速率調(diào)控材料為糊精-淀 粉復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述糊精數(shù)均分 子量1000-90000g/mol ;優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子量3000-60000g/mol ;更優(yōu)選地，所述糊 精數(shù)均分子量7000-30000g/mol。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所淀粉為玉米淀 粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述淀粉的質(zhì)量 占總質(zhì)量的〇· 5-60%，優(yōu)選1-25%，更優(yōu)選L 5-10%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述水泥水化速 率調(diào)控材料的制備方法包括以下步驟： (1) 淀粉、糊精在溶劑中溶解； (2) 將步驟（1)的混合溶液造粒干燥，即得粉末狀的水泥水化速率調(diào)控材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：步驟（1)中，所述 溶劑為二甲基亞砜或水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：步驟（2)中，所述 造粒干燥方法：為向混合溶液中加入不良溶劑得沉淀，所述不良溶劑為丙酮、四氫呋喃或乙 醚；或者所述造粒干燥方法為將混合溶液噴霧干燥。
8. 權(quán)利要求1-7所述的水泥水化速率調(diào)控材料在混凝土中的應(yīng)用，其特征在于：所述 水泥水化速率調(diào)控材料的摻量為0. 05-3 %，優(yōu)選0. 1-2 %，更優(yōu)選0. 15-1 %。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種水泥水化速率調(diào)控材料，所述水泥水化速率調(diào)控材料為糊精-淀粉復(fù)合結(jié)構(gòu)材料；其中，所述淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-60％，優(yōu)選1-25％，更優(yōu)選1.5-10％。該水泥水化速率調(diào)控材料制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，其對(duì)水泥水化速率調(diào)控性能相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升。同時(shí)，該水化速率調(diào)控材料對(duì)水泥的水化的影響不同于傳統(tǒng)小分子緩凝劑，該調(diào)控材料對(duì)水化的誘導(dǎo)期影響較小甚至沒有影響，但卻能大幅的降低加速期及減速期的水化速率，而傳統(tǒng)小分子緩凝劑主要是延長(zhǎng)水泥水化誘導(dǎo)期，而對(duì)水泥水化加速期及減速期的水化速率基本無影響。
【IPC分類】C04B24-38, C04B28-00
【公開號(hào)】CN104609767
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061645
【發(fā)明人】李磊, 王文彬, 劉加平, 張小磊, 田倩, 程俊, 張守治
【申請(qǐng)人】江蘇蘇博特新材料股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日