[發(fā)明專利]一種復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510060172.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104628296B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小磊;李磊;王文彬;田倩;劉加平
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B28/00;C04B26/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 沈振濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

大體積混凝土由于水泥水化放出的熱量聚集在混凝土內(nèi)部來不及散出，使混凝土內(nèi)部溫度增大，在夏季甚至可以達(dá)到70℃。巨大的內(nèi)外溫差會產(chǎn)生極大的溫度應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，造成嚴(yán)重的后果。所以需要調(diào)控水泥水化放熱速率和放熱量，從而更好地控制混凝土溫升速率和梯度，防止混凝土開裂。

水化熱調(diào)控材料可以調(diào)控水泥水化過程，降低水泥水化放熱速率，避免混凝土熱量聚集。EP1233008A1公開了一種水泥外加劑和水泥組合物，該方法添加了糊精來抑制水化熱，但是未改性的糊精只能降低絕熱溫度5℃，不能滿足大體積混凝土的使用要求。JP3729340B2公開了一種由礦渣與糊精復(fù)合的混合材，未改性的糊精雖然可以降低混凝土的中心溫度，但是混凝土強(qiáng)度也隨之降低，帶來了一定的負(fù)面效果。CN102101759B公開了一種混凝土復(fù)合外加劑及其制備方法和應(yīng)用，結(jié)果顯示對混凝土溫控防裂具有一定的意義，但是其采用的葡萄糖酸鈉會吸附在水泥混凝土表面使其相互分散，從而延長了混凝土凝結(jié)時(shí)間，不利于實(shí)際施工，而且專利也未對其制備方法進(jìn)行公開。

發(fā)明內(nèi)容

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復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料及其制備方法與應(yīng)用。

申請人發(fā)現(xiàn)：水化熱調(diào)控材料在水泥的堿性條件下很容易堿化溶解，不能充分發(fā)揮水化熱調(diào)控作用，因此需要對糊精進(jìn)行交聯(lián)改性。不同交聯(lián)糊精的交聯(lián)鍵具有不同的抗酸堿和剪切穩(wěn)定性。常見的三偏磷酸鈉和己二酸等酯鍵交聯(lián)雖然抗酸但是抗堿穩(wěn)定性低，甲醛和環(huán)氧氯丙烷等醚鍵交聯(lián)在混凝土高強(qiáng)度剪切下仍然部分溶解，而且使用的甲醛等交聯(lián)劑毒性較大，不符合現(xiàn)代社會發(fā)展需要。

申請人還發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過交聯(lián)改性的水化熱調(diào)控材料具有一定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是自身凍融性較低。通過烯基琥珀酸酐進(jìn)行改性，引入了極性乙酰基功能基團(tuán)，改善了水化熱調(diào)控材料的極性特征，提高水化熱調(diào)控材料的凍融性。同時(shí)改性后的水化熱調(diào)控材料能降低水泥孔溶液的表面張力，產(chǎn)生封閉獨(dú)立的起泡，也發(fā)揮三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的引氣功能，提高混凝土的凍融性。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料，由淀粉先與酸催化劑、交聯(lián)劑反應(yīng)，產(chǎn)物再與烯基琥珀酸酐反應(yīng)制得；其中，酸催化劑用量為淀粉質(zhì)量的5～25％，交聯(lián)劑用量為淀粉質(zhì)量的1～5％，烯基琥珀酸酐用量為淀粉質(zhì)量的10～30％。

本發(fā)明還提供了上述復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將淀粉和水混勻，制得30～60wt％的淀粉溶液，加熱升溫至40～60℃；

(2)依次加入酸催化劑和交聯(lián)劑反應(yīng)5～20h，調(diào)pH值至8～10；

(3)步驟(2)的產(chǎn)物加入烯基琥珀酸酐反應(yīng)5～12h，調(diào)pH值至5～7；

(4)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥和篩分，即得。

步驟(1)中，所述淀粉為小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉或紅薯淀粉。

步驟(2)中，所述酸催化劑為鹽酸、硫酸、硝酸中的一種；所述酸催化劑用量為淀粉質(zhì)量的5～25％。

步驟(2)中，所述交聯(lián)劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、1,6-己二醇雙丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三烯丙基胺和聚乙二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種；所述交聯(lián)劑用量為淀粉質(zhì)量的1～5％；所述聚乙二醇二丙烯酸酯分子量優(yōu)選200-1000。

步驟(3)中，所述烯基琥珀酸酐用量為淀粉質(zhì)量的10～30％。

步驟(4)中，干燥溫度為50～60℃，干燥時(shí)間為20～40h。

步驟(4)中，篩分粒度為80～140目。

本發(fā)明還提供了上述復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料在水化熱調(diào)控中的應(yīng)用，其摻量為混凝土膠凝材料的0.5～2wt％。

有益效果：本發(fā)明提供的復(fù)合改性水化熱調(diào)控材料由淀粉交聯(lián)反應(yīng)制得，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，抗酸堿及抗剪切能力高，可有效地降低水化放熱速率峰值、提高混凝土的抗壓強(qiáng)度；同時(shí)，通過引入極性乙酰基功能基團(tuán)，改善了水化熱調(diào)控材料的極性特征，減少了分子間氫鍵數(shù)量，提高材料的凍融性，同時(shí)改性后的水化熱調(diào)控材料能降低水泥孔溶液的表面張力，產(chǎn)生封閉獨(dú)立的起泡，也發(fā)揮三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的引氣功能，提高混凝土的凍融性，有利于水化熱調(diào)控材料的實(shí)際應(yīng)用。