一種水泥水化速率調(diào)控材料及其制備方法與應用
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土外加劑領域，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。水泥水化會放出大量的熱，當混凝土中水泥水化所放出的熱量來不及散 出時，混凝土內(nèi)部溫度就會升高，而后期水化停止，混凝土溫度又會降至環(huán)境溫度；這種溫 度變化會引起混凝土體積變化，在受約束的條件下，當溫度變形形成的拉應力超過混凝土 抗拉強度時，就會導致溫度裂縫的形成。
[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，為混凝土散熱爭取時間，進而降 低混凝土因水化造成的溫升，減少混凝土內(nèi)部的溫度應力，進而降低開裂風險。
[0004] 專利JP3729340B2公開了一種由礦渣與糊精復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，但工藝復雜、且時間較長。
[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%， 但其制備過也較復雜。
[0008] 綜上所述，已有專利文獻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。
[0010] 技術(shù)方案：
[0011] 申請人通過大量研宄發(fā)現(xiàn)：糊精能有效降低水泥水化速率本質(zhì)原因是：糊精在水 泥顆粒表面形成一層吸附層，這層吸附層降低了水分由外向水泥顆粒內(nèi)部迀移的速率，進 而降低了水泥的水化速率；而糊精在堿性條件下容易水解，生成小分子的羥基酸，這使得吸 附層被破壞，進而影響其水化調(diào)控性能，并且糊精降解形成的小分子羥基酸還引起水泥水 化誘導期大幅延長。本發(fā)明提出利用較疏水的聚合對對糊精進行一定程度的包裹，減小糊 精與水泥堿性孔溶液的接觸面積，減少糊精在水化誘導期被降解的比例，進而減少糊精對 水化誘導期的影響，同時還能提升提高糊精的性能。
[0012] 本發(fā)明提供的一種水泥水化速率調(diào)控材料，為非水溶性聚合物包裹改性的糊精。
[0013] 作為優(yōu)選，所述糊精數(shù)均分子量為1000~90000g/mol;優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分 子量為2000~60000g/mol;更優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子量為5000~30000g/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 可參考本領域公開的文獻資料；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，所述非水溶性聚合物品種不受限制，但優(yōu)選易成膜聚合 物，更優(yōu)選乙烯_醋酸乙烯酯共聚物；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的數(shù)均分子量為 1000-500000g/mol，醋酸乙烯酯含量為 5-60mol%。
[0015] 作為另一種優(yōu)選，所述非水溶性聚合物與糊精的質(zhì)量比（0.05-10) : (90-99. 95); 優(yōu)選地，所述非水溶性聚合物的質(zhì)量分數(shù)為0. 05-10%。
[0016] 本發(fā)明水泥水化速率調(diào)控材料的制備采用以下方法：將非水溶性聚合物用適宜的 有機溶劑溶解，加入計量的糊精混合均勻，除去有機溶劑，得到所需水化調(diào)控材料。
[0017] 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用，所述水泥水化速 率
[0018] 調(diào)控材料的摻量（相對于膠材的用量）為0. 1-2%，更優(yōu)選0. 15-1%。
[0019] 有益效果：本發(fā)明提供的水泥水化速率調(diào)控材料制備工藝簡單、成本低廉、適合工 業(yè)化生產(chǎn)，其對水泥水化速率調(diào)控性能相對于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升。同時，該水化速率調(diào) 控材料對水泥的水化的影響不同于傳統(tǒng)小分子緩凝劑，該調(diào)控材料對水化的誘導期影響 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 主要是延長水泥水化誘導期，而對水泥水化加速期及減速期的水化速率基本無影響（見圖 1)0
【附圖說明】
[0020] 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）對水泥水化不同的影 響規(guī)律（TAMAIR等溫量熱儀測試得到）
【具體實施方式】
[0021] 以下實施例更詳細的描述了根據(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，并且這些實施例以說明的方式給出，但這些實施例不限制本發(fā)明的范圍。
[0022] 本發(fā)明實施例中，分子量采用Agilent1200Infinity凝膠滲透色譜儀測定。
[0023] 水泥水化放熱過程監(jiān)測采用美國TA公司TAMAIR等溫量熱儀，測試溫度為20°C， 測試試件為凈漿，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準，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。
[0024] 混凝土抗壓強度參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》執(zhí)行； 混凝土凝結(jié)時間參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》執(zhí)行。
[0025] 本發(fā)明實施例中，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； 一級粉煤灰；細集料為河沙，表觀密度2. 63g/cm3,細度模數(shù)為2. 60 ;粗集料為5~20mm連 續(xù)極配碎石。
[0026] 表1混凝土基礎配合比（kg/m3)
【主權(quán)項】
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)控材料為非水溶性 聚合物包裹改性的糊精。
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 子量為1〇〇〇~90000g/mol;優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子量在2000~60000g/mol;更優(yōu)選 地，所述糊精數(shù)均分子量在5000~30000g/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：所述非水溶性聚 合物為易成膜聚合物，優(yōu)選乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的數(shù)均 分子量為1000-500000g/m〇l，醋酸乙烯酯含量為5_60mol%。
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：所述非水溶性聚 合物與糊精的質(zhì)量比（0.05-10) : (90-99. 95)。
5. 權(quán)利要求1-4任一項所述的水泥水化速率調(diào)控材料在混凝土中的應用，其特征在 于：所述水泥水化速率調(diào)控材料的摻量為〇. 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)控材料為非水溶性聚合物包裹改性的糊精；其中，所述非水溶性聚合物與糊精的質(zhì)量比(0.05-10)：(90-99.95)。該水泥水化速率調(diào)控材料制備工藝簡單、成本低廉，其對水泥水化速率調(diào)控性能相對于現(xiàn)有技術(shù)具有很大提升。同時，該水化速率調(diào)控材料對水泥的水化的影響不同于傳統(tǒng)小分子緩凝劑，該調(diào)控材料對水化的誘導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水泥水化誘導期，而對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】CN104710131
【申請?zhí)枴緾N201510060171
【發(fā)明人】李磊, 王文彬, 姚婷, 劉加平, 田倩, 王瑞, 王洪松, 張小磊
【申請人】江蘇蘇博特新材料股份有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月5日