專利名稱：一種有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有養(yǎng)護(hù)、保水功能的混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑及制備方法，屬混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高早強(qiáng)混凝土因?yàn)閺?qiáng)度發(fā)展需要，早期水化速度較快，極易在早期(初凝至7d)產(chǎn)生內(nèi)部自干燥效應(yīng)導(dǎo)致混凝土早期收縮。早期收縮的直接后果是導(dǎo)致受約束混凝土的貫穿性開裂。傳統(tǒng)的覆膜、涂膜、灑水等外部養(yǎng)護(hù)方法均對(duì)高早強(qiáng)混凝土抑制自干燥效應(yīng)不起作用。在攪拌過(guò)程中加入預(yù)吸水的內(nèi)養(yǎng)護(hù)或自養(yǎng)護(hù)材料進(jìn)行早期(7d以前)內(nèi)養(yǎng)護(hù)，是緩解高早強(qiáng)混凝土早期收縮的重要手段。高吸水樹脂(簡(jiǎn)稱SAP)是ー類典型的內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料。它含有大量親水基團(tuán)，與水接觸吋，能形成吸水率為自身質(zhì)量的數(shù)百倍甚至上千倍的水凝膠。國(guó)內(nèi)外目前用于混凝土的高吸水樹脂成分主要為丙烯酸、丙烯酰胺。如Siriwatwechakul采用自由基聚合制備了交聯(lián)聚丙烯酰胺SAP，其吸堿水率為2(T60g/g ；葉華制備了聚丙烯酸鈉型、無(wú)機(jī)鹽交聯(lián)聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸-丙烯酰胺共聚型三種SAP，三種SAP吸鹽水率、吸水率分別為75 120g/g、 35、5g/g，發(fā)現(xiàn)SAP內(nèi)養(yǎng)護(hù)后對(duì)水泥水化程度無(wú)明顯區(qū)別。總體而言，目前此類SAP的吸鹽水率、吸堿水率普遍為吸去離子水的1/1(Γ /5，耐鹽耐堿性差，內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用有限。而混凝土拌合物及硬化后孔液均呈堿性。因此，對(duì)SAP而言更重要的是其對(duì)堿水的吸收能力及釋水能力，但是已有文獻(xiàn)均鮮有報(bào)道。因而，研究保水耐鹽耐堿性混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑并將其用于低水膠比、高膠材摻量、高活性摻合料摻量的高早強(qiáng)混凝土具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由有機(jī)吸水樹脂和無(wú)機(jī)水玻璃螯合交聯(lián)而成的混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑及制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料按照以下步驟混合得到將水玻璃用水稀釋后加入鹽酸直至形成低聚硅酸膠體；在上述膠體溶液中加入吸水樹脂粉末并攪拌，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間溶脹形成果凍凝膠狀溶液；過(guò)濾、烘干并粉磨即得到有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠復(fù)合內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑；以所述起始原料的總重量計(jì)， 各成分的使用比例為
組成質(zhì)量百分比wt%
水玻璃15 25
吸水樹脂粉末廣10鹽酸5 10
水55 79
其中，所述水玻璃的模數(shù)為2 3，濃度4Γ52波美度(° Β )，所述鹽酸的濃度為 0.2 2mol/L。吸水樹脂粉末是聚丙酸鈉粉末或聚丙烯酰胺粉末，粒徑為5(Γ250 μ m。有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的制備方法，其特征在于
(1)取模數(shù)為2 3、濃度44飛2°Be的水玻璃加水稀釋，用0. 2 2mol/L鹽酸調(diào)節(jié)水玻璃溶液PH值至3飛，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫降途酃杷崮z體溶液；
(2)在所述硅酸膠體溶液中緩慢、均勻地加入粒徑為5(Γ250μ m的吸水樹脂粉末，充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)經(jīng)0.5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液，過(guò)濾后經(jīng)70°C—100°C烘干、粉磨至通過(guò)6(Γ200目篩即為有機(jī)-無(wú)機(jī)敖合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。本發(fā)明的有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠復(fù)合內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的結(jié)構(gòu)形成機(jī)理在于吸水樹脂粉末與水接觸后產(chǎn)生大量陰離子基團(tuán)，在離子間靜電斥力作用下導(dǎo)致高分子凝膠網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張，水分和低聚硅酸膠體在滲透壓作用下進(jìn)入高分子凝膠網(wǎng)絡(luò)，形成有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠復(fù)合結(jié)構(gòu)。在整個(gè)溶脹過(guò)程中，可根據(jù)需要通過(guò)水玻璃濃度控制等制得不同吸堿水率的混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑， 可通過(guò)PH值和溫度控制復(fù)合凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成速度。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中的吸水樹脂優(yōu)選聚丙酸鈉或聚丙烯酰胺，其粒徑優(yōu)選為 50 250μπιο本發(fā)明的制備方法，具體為
首先，將水玻璃加水稀釋，使用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值至3-6，并充分?jǐn)嚢瑁纬傻途酃杷崮z體溶液；然后，在所述硅酸膠體溶液中緩慢、均勻加入粒徑優(yōu)選為5(Γ250μπι的吸水樹脂粉末并充分?jǐn)嚢瑁?jīng)過(guò)0. 5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液；最后，經(jīng)過(guò)濾、70°C — IOO0C的烘干、粉磨至通過(guò)6(Γ200目即得到有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠復(fù)合內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。本發(fā)明所制得的有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑廣泛應(yīng)用于混凝土之中。本發(fā)明的有益效果在干，所得內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑是ー種有機(jī)高分子和無(wú)機(jī)高分子混合交聯(lián)結(jié)構(gòu)的吸水樹脂。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑是宏觀上均勻、微觀上分相的共混交聯(lián)體系，同時(shí)兼具兩種交聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)中同時(shí)有機(jī)高分子鏈和無(wú)機(jī)高分子鏈的分子結(jié)構(gòu)使其吸堿水率與現(xiàn)有 SAP有很大區(qū)別，其吸堿水率分別為15(Γ280倍，吸堿水速率為0.05、. 10。結(jié)果顯示，使用 0. 059Γ0. 25%的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可使摻硅灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低50%飛5%。另外，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑施工性能好，不存在輕集料在混凝土攪拌過(guò)程中的集料上浮和離析問(wèn)題。本發(fā)明產(chǎn)品可替代傳統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料，在無(wú)需灑水、覆蓋、涂膜等情況下實(shí)現(xiàn)高早強(qiáng)混凝土的內(nèi)養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明所稱模數(shù)是指水玻璃中氧化硅和氧化鈉摩爾數(shù)之比； 本發(fā)明所述吸水樹脂主要成分為聚丙烯酸鈉或聚丙烯酰胺；
本發(fā)明所述水是指蒸餾水或去離子水。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)取模數(shù)為2.2的水玻璃25ml，溶于IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調(diào)節(jié)溶液pH 值至3. 5，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫焦杷崮z體溶液；
(2)在硅酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、聚丙烯酸鈉樹脂吸去離子水，充分?jǐn)?br> 拌；
(3)經(jīng)過(guò)30min吸水溶脹后，得到果凍狀凝膠溶液，經(jīng)過(guò)濾、烘干、粉磨即得有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合凝膠內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。80°C烘干，粉磨至全部通過(guò)6(Γ200目篩，即8(Γ250μπι。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑吸堿水率為160g/g，吸堿水速率為0. 08g/s。結(jié)果顯示，使用0. 18%內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可使摻硅灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低55. 6%。實(shí)施例2:
(1)取模數(shù)為2.6的水玻璃溶液20ml，溶于IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調(diào)節(jié)溶液PH值至6，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫焦杷崮z體溶液；
(2)在硅酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、吸去離子水380倍吸水樹脂超細(xì)粉末， 充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)經(jīng)過(guò)Ih吸水溶脹后，得到果凍狀凝膠溶液，經(jīng)過(guò)濾、烘干、粉磨得到有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合凝膠內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑吸堿水率為220g/g，吸堿水速率為0. lOg/s。結(jié)果顯示，使用0. 25%的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可使摻硅灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低62. 1。實(shí)施例3:
(1)取模數(shù)為2.8的水玻璃溶液22ml，溶于IOOml蒸餾水中，攪拌均勻。用HCl調(diào)節(jié)溶液PH值至5，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫焦杷崮z體溶液；
(2)在硅酸膠體溶液中加入Ig平均粒徑250μ m、吸去離子水380倍吸水樹脂超細(xì)粉末， 充分?jǐn)嚢瑁?br> (3)經(jīng)過(guò)Ih吸水溶脹后，得到果凍狀凝膠溶液，經(jīng)過(guò)濾、烘干、粉磨得到有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合凝膠內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑吸堿水率為176g/g，吸堿水速率為0. 08g/s。結(jié)果顯示，使用0. 3%的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可使摻硅灰的C60高性能混凝土 7d自收縮率降低56. 2%。
權(quán)利要求
1.ー種有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠螯合的混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，它以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料按照以下步驟混合得到將水玻璃用水稀釋后加入鹽酸直至形成低聚硅酸膠體；在上述膠體溶液中加入吸水樹脂粉末并攪拌，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間溶脹形成果凍凝膠狀溶液； 過(guò)濾、烘干并粉磨即得到有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠復(fù)合內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑；以所述起始原料的總重量計(jì)，各成分的使用比例為組成質(zhì)量百分比wt%水玻璃15 25吸水樹脂粉末廣10鹽酸5 10水55 79其中，所述水玻璃的模數(shù)為2 3，濃度4Γ52波美度(° Β )，所述鹽酸的濃度為 0.2 2mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述吸水樹脂粉末是聚丙酸鈉粉末或聚丙烯酰胺粉末，粒徑為5(Γ250 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的制備方法，其特征在于(1)取模數(shù)為2 3、濃度44飛2°Be的水玻璃加水稀釋，用0. 2 2mol/L鹽酸調(diào)節(jié)水玻璃溶液PH值至3飛，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫降途酃杷崮z體溶液；(2)在所述硅酸膠體溶液中緩慢、均勻地加入粒徑為5(Γ250μ m的吸水樹脂粉末，充分?jǐn)嚢瑁?3)經(jīng)0.5^2h吸水溶脹至形成果凍凝膠狀溶液，過(guò)濾后經(jīng)70°C—100°C烘干、粉磨至通過(guò)6(Γ200目篩即為有機(jī)-無(wú)機(jī)敖合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。
全文摘要
一種有機(jī)-無(wú)機(jī)物螯合的凝膠混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑及制備方法，適用于混凝土領(lǐng)域，它以水玻璃、吸水樹脂粉末、鹽酸和水作為起始原料，起始原料的總重量計(jì)，各成分的使用比例按質(zhì)量百分比wt%水玻璃15~25、吸水樹脂粉末1~10、鹽酸5~10、水55~79。其制備方法(1)將模數(shù)2-3，濃度44~52°Bé的水玻璃稀釋用水稀釋，用0.2~2mol/L鹽酸調(diào)節(jié)水玻璃溶液pH值至3-6，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫焦杷崮z體溶液；(2)在硅酸膠體溶液中加入粒徑為50~250μm的吸水樹脂粉末，充分?jǐn)嚢瑁?3)經(jīng)吸水溶脹至果凍凝膠狀溶液后，通過(guò)過(guò)濾、烘干、粉磨即得。采用本方法制備的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑吸堿水率為150~280g/g，吸堿水速率為0.05~0.10g/s，可使混凝土自收縮率降低50%~65%。
文檔編號(hào)C04B24/28GK102557514SQ20121000678
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者丁慶軍, 劉榮進(jìn), 吳劍東, 周玉軍, 熊珂 申請(qǐng)人:吳劍東