[發明專利]一種水化熱調控材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410010473.X
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103739722A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉加平;王文彬;李磊;田倩;王育江;王洪松;王瑞
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C08B31/00
• 分類號: C08B31/00;C08J3/24;C04B24/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及混凝土外加劑領域，具體涉及一種水化熱調控材料及其制備方法。

背景技術

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，混凝土內部溫度就會升高，而后期水化停止，混凝土溫度又會降至環境溫度；這種溫度變化會引起混凝土體積變化，在受約束的條件下，會導致混凝土開裂，進而影響混凝土構件耐久性、安全性。

為了降低混凝土中的溫度變化，就需要調控水泥的水化過程，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。

【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%。但公開結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。

【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，公開的結果顯示其使得混凝土溫度僅降低了1℃。

【JP4905977B2】糊精雖然有一定的水化熱抑制效果，認為市售無改性的，溶解度為0-80%的糊精具有良好的效果，但其有溫度敏感性，在高溫的條件下其水化熱抑制能力會下降，且使凝結時間大幅度延長，強度降低。

糊精在高摻量下表現為出與傳統小分子糖類緩凝劑相似的效果，即主要是增加混凝土凝結時間，而降低水泥的水化速率的能力反而減弱。

發明內容

針對目前所報道的水化熱抑制材料所存在的各種不足：水化熱抑制能力有限，易造成強度降低、嚴重緩凝等問題。本發明公開一種水化熱調控材料，其能大幅度調控水泥水化速率，降低混凝土溫升，且不影響混凝土中后期強度。為解決上述問題，本發明第一個目的是提供一種水化熱調控材料，其成份為通過交聯反應制備的表面交聯的糊精。

申請人研究發現，通過將糊精表面進行適度的交聯，不僅能大幅提高其水化熱速率的抑制能力（高于未交聯產品），并且在較大的摻量范圍內都不會影響混凝土強度和凝結時間。可以通過交聯劑的用量來控制最終產品的交聯度及水化熱抑制性能。

本發明第二個目的是提供上述具有水化熱調控功能的材料的制備方法，一種水化熱調控材料的制備方法，其特征在于：制備所述水化熱調控功能的材料的原料包括糊精、催化劑、分散介質以及交聯劑；先將所述糊精分散在分散介質中，然后加入交聯劑，再調節pH值進行交聯反應，交聯反應后經分離干燥即得到本發明所述水化熱調控材料；所述交聯劑為具有能與所述糊精分子中羥基發生反應的多官能團化合物；所述分散介質為水、丙酮或四氫呋喃；所述分散介質的質量與所述糊精的質量比為（9:1）-（0.6:1）；所述交聯劑的質量為所述糊精的質量的0.01-6%;所述糊精顆粒大小為0.1um-800um；所述糊精在交聯前數均分子量為540-100000g/mol。

申請人的研究發現：最終表面糊精的水化熱調控能力與表面交聯的程度、糊精的尺寸、糊精最初的數均分子量有關，并且后三者間還會相互影響，只有三者間相互匹配后，得到的產品才具有最優的效果。研究結果表明：1）如果糊精交聯改性前數均分子量較小，其需要選用更高的交聯度或者較大尺寸，才能使最終產品達到最好的調控水化效果；2）如果糊精交聯改性前尺寸較小，則需要較大的數均分子量或者選用高交聯度。

研究結果還發現：1）隨著交聯糊精尺越減小，其對強度的影響也減小，但水化熱抑制能力是隨著顆粒尺寸的減小，先增加后減小。2）隨著交聯劑用量的增大，水化熱抑制能力先增加后減小；3）糊精交聯前數均分子量小，其對凝結時間的影響較大，但可以通過增加交聯度來降低該方面的負面影響。4）交聯前糊精數均分子量越大，其水化熱抑制能力先增加后減小，而凝結時間則隨著交聯前糊精數均分子量的增加而持續減小；5）未改性的糊精在高摻量下會使混凝土凝結時間大幅延長，但水化熱的抑制效果卻沒有提升，反而可能下降（凝結后加速上升）；交聯糊精隨著摻量提高水化熱抑制性能增加，對凝結時間影響也較小。6）交聯的糊精溫度敏感性更低，高溫下水化熱抑制性能變化不大，且對凝結時間影響較小。

綜合上述，為了使本發明制備的水化熱調控材料在大幅度調控水泥水化速率，降低混凝土溫升的同時不影響混凝土中后期強度，本發明人對本發明中交聯劑的加入量、糊精的尺寸、糊精最初的數均分子量以及分散劑的加入量進行了合理配置，才達到本發明所述效果。

本發明選用的糊精來源不受限制，可以由各種淀粉經酸或者酶催化水解得到。