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] 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(lái)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。
[0004] 專利EP1233008A1公開了 一種含有糊精的膨脹劑材料，采用市售無(wú)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。
[0005] 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)。
[0006] 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。
[0007] 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)控功能能，且已經(jīng)公開 的結(jié)果中水化調(diào)控性能還有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 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 調(diào)控材料。
[0009] 技術(shù)方案：
[0010]申請(qǐng)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，因 此增加該吸附層疏水能力是提高糊精水化速率調(diào)控能力的方向；當(dāng)糊精分子鏈中引入疏水 的基團(tuán)時(shí)，會(huì)使其糊精的性能得到大幅度的提尚，并且引入疏水基團(tuán)后，還能減少糊精對(duì)水 泥水化誘導(dǎo)期的影響，減少緩凝現(xiàn)象。
[0011] 本發(fā)明提供的一種水泥水化調(diào)控材料，為疏水改性劑改性的糊精；疏水改性劑的 質(zhì)量為糊精質(zhì)量的0. 5-55 %，優(yōu)選1-25 %，更優(yōu)選2-15 %。
[0012] 作為優(yōu)選，所述糊精數(shù)均分子量在3000-90000g/m〇l;優(yōu)選地，所述糊精數(shù)均分子 量在5000-60000g/mol。本發(fā)明可使用各種糊精，其來(lái)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。
[0013] 作為另一種優(yōu)選，所述疏水改性劑為醋酸酐、丙酸酐、丁酸酐、（碳原子數(shù)目8-14 的烯基）_琥珀酸酐、丁酸或己酸。
[0014] 本發(fā)明水泥水化調(diào)控材料的制備方法：選取分子量適中的糊精，并在其分子鏈中 引入適當(dāng)?shù)氖杷鶊F(tuán)，如長(zhǎng)碳鏈的烷基等；疏水基團(tuán)的引入方式可以參照淀粉領(lǐng)域公開的 方法，可選用如醋酸酐、丙酸酐、丁酸酐、長(zhǎng)碳鏈（碳原子數(shù)目8-14)烯基琥珀酸酐、或者長(zhǎng) 碳鏈羧酸與糊精分子鏈上羥基反應(yīng)，使得糊精具有一定的疏水性。
[0015] 本發(fā)明還提供了上述水泥水化調(diào)控材料在混凝土中的應(yīng)用，所述水泥水化調(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%。
[0016] 有益效果：本發(fā)明提供的水泥水化調(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，能降低水泥水化最大放熱速率峰值超過 80%。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(wú)影響（見圖1)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 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（TAMAIR等溫量熱儀測(cè)試得到）
【具體實(shí)施方式】
[0018] 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調(diào)控材料及其性 能，并且這些實(shí)施例以說(shuō)明的方式給出，但這些實(shí)施例不限制本發(fā)明的范圍。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例中，分子量采用Agilent1200Infinity凝膠滲透色譜儀測(cè)定。
[0020] 水泥水化放熱過程監(jiān)測(cè)采用美國(guó)TA公司TAMAIR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調(diào)控材料性能越好，更能避免水泥水化的集中放熱。
[0021] 混凝土絕熱溫升使用舟山市博遠(yuǎn)科技開發(fā)有限公司BY-ATC/JR型絕熱溫升儀器。 實(shí)施例中無(wú)特別說(shuō)明，絕熱溫升測(cè)試時(shí)初始溫度為15°C。
[0022] 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。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中，使用混凝土配合比如表1所示。其中，水泥使用小野田52. 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。
[0024] 表1混凝土基礎(chǔ)配合比（kg/m3)
[0025]
【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)控材料為疏水改性 劑改性的糊精。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述糊精數(shù)均分子量 3000-90000g/mol;優(yōu)選：所述糊精數(shù)均分子量5000-60000g/mol。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：疏水改性劑的質(zhì)量為 糊精質(zhì)量的〇. 5-55 %，優(yōu)選1-25 %，更優(yōu)選2-15 %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥水化速率調(diào)控材料，其特征在于：所述疏水改性劑為醋 酸酐、丙酸酐、丁酸酐、碳原子數(shù)目8-14的烯基-琥珀酸酐、丁酸或己酸。
5. 權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水泥水化調(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)控材料為疏水改性劑改性的糊精；疏水改性劑的質(zhì)量為糊精質(zhì)量的0.5-55％，優(yōu)選1-25％，更優(yōu)選2-15％。該水泥水化調(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(wú)影響。
【IPC分類】C04B24-38
【公開號(hào)】CN104710132
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061041
【發(fā)明人】王文彬, 李司晨, 劉加平, 李磊, 張小磊, 田倩, 王洪松, 王瑞
【申請(qǐng)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(qǐng)日】2015年2月5日