專(zhuān)利名稱(chēng)：：高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于土木工程材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑的用途。
背景技術(shù)：
：混凝土工程耐久性是國(guó)際工程界關(guān)注的重大課題，全世界因?yàn)榛炷羻适途眯栽斐傻慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)損失十分巨大?，F(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越強(qiáng)調(diào)耐久性的研究?，F(xiàn)代混凝土是在常規(guī)的生產(chǎn)工藝和水泥、砂石等原材料基礎(chǔ)上，通過(guò)摻加高效外加劑和礦物摻和料(如硅粉、磨細(xì)礦渣、粉煤灰等)來(lái)改善微觀結(jié)構(gòu)與界面過(guò)渡區(qū)，達(dá)到提高耐久性的目的。與傳統(tǒng)混凝土相比，現(xiàn)代混凝土具有如下優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)度更高因而結(jié)構(gòu)尺寸更小，這就使得結(jié)構(gòu)自重減輕、使用面積增加、材料用量減少；彈性模量更高，因而結(jié)構(gòu)變形更小、剛度更大、穩(wěn)定性更好；耐久性能高，因而結(jié)構(gòu)的維修和重建費(fèi)用少，工作壽命大幅度延長(zhǎng)。然而，近年來(lái)有些國(guó)家的論文指出現(xiàn)代混凝土的易裂性。不管是在實(shí)際工程應(yīng)用中，還是在試驗(yàn)室都發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代混凝土普遍具有發(fā)生早期裂紋的趨勢(shì)，而且在采取通常措施控制濕氣的揮發(fā)和溫度的變化后，仍然不能很好地消除裂紋的產(chǎn)生。由于現(xiàn)代混凝土本身的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，漿體粘稠、保水性好，水分遷移受到一定限制，且因?yàn)榈退z比而使其自收縮現(xiàn)象突出。這里的自收縮是指由于混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度隨水化的進(jìn)展而降低進(jìn)而造成毛細(xì)孔中水分不飽和并由此產(chǎn)生負(fù)壓引起的混凝土收縮。對(duì)處于約束條件下的混凝土構(gòu)件，收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)抗力時(shí)，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。工程實(shí)踐表明，盡管現(xiàn)代混凝土總收縮并不比傳統(tǒng)混凝土的大，但由于更多的收縮發(fā)生在早期，現(xiàn)代混凝土的收縮與開(kāi)裂問(wèn)題已經(jīng)成為工程實(shí)踐中普遍和嚴(yán)重的問(wèn)題，即使在嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)制度下，混凝土的開(kāi)裂也時(shí)有發(fā)生，因而削弱了混凝土的耐久性。如何提高現(xiàn)代混凝土抗裂性，保證其服役壽命，成為當(dāng)前混凝土研究的一個(gè)熱點(diǎn)。要解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)采用的措施主要有-外界供水養(yǎng)護(hù)。與高分子吸水保水材料提供內(nèi)部供水養(yǎng)護(hù)相比，外界供水養(yǎng)護(hù)不僅要消耗一定的人力物力，而且養(yǎng)護(hù)質(zhì)量也不穩(wěn)定，且對(duì)于現(xiàn)代混凝土而言，外界供水養(yǎng)護(hù)無(wú)法逾越其致密的結(jié)構(gòu)層，不能有效的提供養(yǎng)護(hù)水分，且對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)梁柱構(gòu)件，其外部供水養(yǎng)護(hù)又存在著局限性，致使混凝土養(yǎng)護(hù)不足，因此無(wú)法滿足現(xiàn)代混凝土性能提高的需要。液態(tài)成膜養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)混凝土。該方法是在新成型的混凝土表面噴涂一層液態(tài)成膜養(yǎng)護(hù)劑，隨著溶劑的揮發(fā)，逐漸形成一層不透水的密封膜，使混凝土不致失去太多的水分，達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。它不受施工場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)形狀的限制，施工方便，可以彌補(bǔ)圍水養(yǎng)護(hù)的局限性，但是該方法對(duì)于表面積大和水灰比小的混凝土養(yǎng)護(hù)效果較差，相對(duì)于水養(yǎng)護(hù)而言，其強(qiáng)度和性能有所降低。此外液態(tài)成膜養(yǎng)護(hù)劑只能夠保水，且保水性能受材料的密閉性能所決定，不能為現(xiàn)代混凝土的水化供水以解決水分不足的問(wèn)題。減縮劑改善混凝土收縮。該方法是在混凝土中添加一種具有表面活性物質(zhì)，當(dāng)混凝土由于干燥而在毛細(xì)孔中形成毛細(xì)管張力使混凝土收縮時(shí)，因減縮劑的存在使得毛細(xì)管張力下降，從而使得混凝土的宏觀收縮值降低。由于混凝土的干縮和自收縮的主要原因均是毛細(xì)管張力，所以混凝土減縮劑對(duì)減少混凝土的干縮和自縮均有一定的作用。該方法存在的主要問(wèn)題是與混凝土材料體系如水泥，減水劑等之間的適應(yīng)性問(wèn)題，同時(shí)與高分子吸水保水材料相比，其成本較高，限制了減縮劑的推廣與使用。纖維增強(qiáng)通過(guò)提高混凝土的抗拉能力。該方法在混凝土材料體系中添加纖維，通過(guò)其物理力學(xué)作用，阻擋微裂紋的發(fā)展，消耗內(nèi)部應(yīng)力，并相應(yīng)地增進(jìn)混凝土裂后承載力與韌性的作用，從而改善混凝土的開(kāi)裂。與高分子吸水保水材料相比，纖維增強(qiáng)技術(shù)在纖維的分散性以及與水泥漿體的粘聚上仍存在一定問(wèn)題，同時(shí)應(yīng)用成本也較大。本發(fā)明涉及的高分子吸水保水材料是一種對(duì)水有特殊吸附作用的高分子復(fù)合材料，其內(nèi)部帶有強(qiáng)烈的親水基團(tuán)，與通常的海綿、紙纖維以及棉布等吸附材料不同，吸水性凝膠材料可吸收自身重量成百上千倍的水，同時(shí)膨脹成一種與水牢固結(jié)合的水凝膠。即使受到相當(dāng)大的壓力，這種凝膠中的水也很少被擠出。正是這一特殊功能使得吸水性高分子凝膠材料在被發(fā)現(xiàn)之后迅速發(fā)展。目前在醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林園藝、日用化工以及環(huán)境保護(hù)等工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。這種高分子吸水保水材料的主要成份是聚丙烯酰胺(10-20%)、聚醚高分子表面活性劑(2-7%)、膨潤(rùn)土(22-33%)、雷托石(42-50%)、聚丙烯(5-12%)等，主要經(jīng)過(guò)快速攪拌，在507(TC溫度范圍聚合，最后磨細(xì)的生產(chǎn)工藝而得到。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，高分子吸水保水材料作為防裂劑在維持原有混凝土其它性能的同時(shí)，能有效改善混凝土收縮性能，從而提高混凝土的抗裂性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑(AntiCrackingAdmixture，簡(jiǎn)稱(chēng)ACA)的用途，在維持原有混凝土其它性能的同時(shí)，能有效改善混凝土收縮性能，從而提高混凝土的抗裂性。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是高分子吸水保水材料作為混凝土的防裂劑的用途。按照本發(fā)明，將高分子吸水保水材料磨細(xì)至粒徑為80—200目的顆粒，然后在水中浸泡至吸水飽和得到凝膠體；在混凝土制備過(guò)程中，將凝膠體與混凝土拌和水一同加入。上述高分子吸水保水材料的摻量為混凝土中膠凝材料的0.03-0.05wt%。按照本發(fā)明，使用中混凝土拌和水的加入量為按常規(guī)方法中混凝土的水用量扣除凝膠體中所含的水量。按照本發(fā)明，對(duì)于采用二次加入混凝土拌和水制備混凝土的工藝，將凝膠體與第一次混凝土拌和水一同加入。所述高分子吸水保水材料由重量百分比的10-20%的聚丙烯酰胺(平均分子量300—800萬(wàn))、2-7%的聚醚高分子表面活性劑(平均分子量1000—1600)、22-33%的膨潤(rùn)土、42-50%的雷托石、5-12%的聚丙烯(平均分子量6000—10000)為原料制備得到。本發(fā)明采用高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑，在不損害混凝土強(qiáng)度的前提下，顯著降低混凝土的收縮變形性能，達(dá)到混凝土防裂的目的。高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑可以直接在混凝土內(nèi)部供應(yīng)濕度，有效地控制了自收縮的產(chǎn)生，也使水泥得到了最大程度的水化，解決混凝土的自干燥問(wèn)題。還可以利用其顆粒細(xì)度小、易分散、強(qiáng)吸水性等特點(diǎn)來(lái)定量控制自養(yǎng)護(hù)組分的摻加量，進(jìn)而控制水化水分含量來(lái)實(shí)現(xiàn)分階段自養(yǎng)護(hù)的目的，達(dá)到施工快速簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗裂要求。由于混凝土收縮對(duì)裂縫的產(chǎn)生有著致關(guān)重要的作用，本發(fā)明通過(guò)高分子吸水保水材料來(lái)調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部濕度來(lái)達(dá)到改善收縮，從而提高混凝土的耐久性和安全性的方法，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。圖1是本發(fā)明高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑在混凝土中的應(yīng)用工藝。圖2是高分子吸水保水材料對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響。圖3是高分子吸水保水材料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。圖4是高分子吸水保水材料對(duì)混凝土自收縮的影響。具體的實(shí)施方式本發(fā)明涉及的高分子吸水保水材料的主要由重量百分比的10-20%的聚丙烯酰胺(平均分子量300—800萬(wàn))、2-7%的聚醚高分子表面活性劑(平均分子量1000—1600)、22-33%的膨潤(rùn)土、42-50%的雷托石、5-12。％的聚丙烯(平均分子量6000—10000)制備得到。其制備過(guò)程為將聚丙烯酰胺、聚醚高分子表面活性劑、膨潤(rùn)土、雷托石、聚丙烯在507(TC混合攪拌20—40分鐘，然后磨細(xì)至粒度為60-80目，即得高分子吸水保水材料。如圖1所示本發(fā)明采用上述的高分子吸水保水材料作為防裂劑，實(shí)施時(shí)先將防裂劑粗顆粒磨細(xì)得到細(xì)顆粒。用水做載體溶劑，使磨細(xì)顆粒預(yù)吸水飽和，吸水倍率由吸水試驗(yàn)確定為1:140，獲得吸水飽和凝膠。投入經(jīng)計(jì)量的砂、石骨料，攪拌30s后投入膠凝材料(水泥、粉煤灰)，一同攪拌30s。再投入吸水飽和凝膠和一部分拌合水，攪拌60s后投入剩余水和減水劑共同攪拌90s,最后出盤(pán)裝模。具體材料投入量見(jiàn)表l。表1混凝土配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(1)考慮到防裂劑加入后，其在混凝土內(nèi)部釋放水分后會(huì)殘余一部分孔隙，為了減小防裂劑殘余孔隙對(duì)混凝土性能可能產(chǎn)生的不利影響，在使用前應(yīng)預(yù)先將防裂劑顆粒盡可能磨細(xì)，形成細(xì)小顆粒。綜合考慮應(yīng)用效果和操作工藝將顆粒粒徑設(shè)定120目。(2)依據(jù)防裂劑作用機(jī)理，拌和前利用其自身的高倍率吸水特性，預(yù)先浸泡，使其吸水飽和。(3)使用中實(shí)際加入的水分應(yīng)扣除防裂劑凝膠中所含的水分，保持混凝土水膠比，維持混凝土原有強(qiáng)度。(4)為了改善混凝土骨料與水泥漿體界面結(jié)構(gòu)，達(dá)到高性能的目的，混凝土試驗(yàn)采用二次加水工藝。在相同水膠比條件下，該工藝能夠降低混凝土中空氣含量，減少泌水，使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，孔隙分布更加合理，孔隙率進(jìn)一步降低。(5)吸水后的防裂劑形成凝膠，在混凝土成型的時(shí)候，與第一次加入的拌合水一同加入。(6)通過(guò)對(duì)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn),推薦的防裂劑適用摻量為0.04%,這里的摻量是指未吸水的防裂劑固體顆粒占膠凝材料的質(zhì)量比例?；炷列阅茉囼?yàn)結(jié)果，顯示使用高分子吸水保水材料做為混凝土防裂劑具有良好的效果。(1)強(qiáng)度砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)借鑒GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行。由圖2看出，摻有ACA后砂漿的強(qiáng)度不同養(yǎng)護(hù)條件和齡期時(shí)強(qiáng)度均能保持或降低不超過(guò)5%?；炷翉?qiáng)度試驗(yàn)按照DL/T5150-2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。由圖3看出，摻有ACA后混凝土在不同養(yǎng)齡期時(shí)強(qiáng)度均能保持同一水平或降低不超過(guò)5%。(2)干縮混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)按照DL/T5150-2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行表2混凝土收縮試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2顯示摻有ACA的混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土3d、7d、14d和28d干燥收縮百分比分別為77%，73%，80%和89%。(3)自收縮凈槳自收縮采用排液法，試驗(yàn)方法取適當(dāng)比例水泥、水制備成漿體，(水膠比與混凝土試驗(yàn)相同)放入玻璃管中振實(shí)，然后用液體石蠟將玻璃管充滿，將量管插入膠塞中，用膠塞塞緊瓶口，并把膠塞與瓶口接觸處用石蠟密封，使液面上升至接近量管的最高刻度處。將儀器置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中，待液面穩(wěn)定后即可讀取液面起始讀數(shù)。開(kāi)始時(shí)，記錄數(shù)據(jù)間隔取短一些，以后記錄時(shí)間間隔可以適當(dāng)取長(zhǎng)。由圖4可見(jiàn)，摻有ACA的體系體積變化率減小，自收縮明顯得到改善。(4)開(kāi)裂采用受限制條件下，評(píng)價(jià)混凝土的收縮開(kāi)裂行為。使用改進(jìn)后的橢圓環(huán)約束開(kāi)裂試驗(yàn)用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橢圓環(huán)約束的砂漿初始裂縫出現(xiàn)時(shí)間，試樣成型時(shí)充分振搗以排除大氣泡，成型后的試樣在潮濕養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)18h，然后脫去試樣外模，最后，將試樣放置在(20±3)°。，相對(duì)濕度(60±5)%的干燥室中干燥養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)結(jié)果表明摻有ACA的體系，初始裂縫出現(xiàn)時(shí)間由122.42小時(shí)，延長(zhǎng)到137.5小時(shí)，可見(jiàn)ACA的摻入有效地降低了早期收縮開(kāi)裂可能性。權(quán)利要求1.高分子吸水保水材料作為混凝土的防裂劑的用途。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于將高分子吸水保水材料磨細(xì)至粒徑為80—150目的顆粒，然后在水中浸泡至吸水飽和得到凝膠體；在混凝土制備過(guò)程中，將凝膠體與混凝土拌和水一同加入。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其特征在于高分子吸水保水材料的摻量為混凝土中膠凝材料的0.03-0.05wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其特征在于使用中混凝土拌和水的加入量為按常規(guī)方法中混凝土的水用量扣除凝膠體中所含的水量。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的用途，其特征在于對(duì)于采用二次加入混凝土拌和水制備混凝土的工藝，將凝膠體與第一次混凝土拌和水一同加入。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用途，其特征在于所述高分子吸水保水材料由重量百分比的10-20%的聚丙烯酰胺、2-7%的聚醚高分子表面活性劑、22-33%的膨潤(rùn)土、42-50%的雷托石、5-12%的聚丙烯為原料制備得到。全文摘要本發(fā)明涉及高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑的用途。本發(fā)明采用高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑，在不損害混凝土強(qiáng)度的前提下，顯著降低混凝土的收縮變形性能，達(dá)到混凝土防裂的目的。高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑可以直接在混凝土內(nèi)部供應(yīng)濕度，有效地控制了自收縮的產(chǎn)生，也使水泥得到了最大程度的水化，解決混凝土的自干燥問(wèn)題。還可以利用其顆粒細(xì)度小、易分散、強(qiáng)吸水性等特點(diǎn)來(lái)定量控制自養(yǎng)護(hù)組分的摻加量，進(jìn)而控制水化水分含量來(lái)實(shí)現(xiàn)分階段自養(yǎng)護(hù)的目的，達(dá)到施工快速簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗裂要求。本發(fā)明通過(guò)高分子吸水保水材料來(lái)調(diào)節(jié)混凝土內(nèi)部濕度來(lái)達(dá)到改善收縮，從而提高混凝土的耐久性和安全性。文檔編號(hào)C04B16/04GK101318786SQ20081004819公開(kāi)日2008年12月10日申請(qǐng)日期2008年6月26日優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日發(fā)明者真何,張繼華,梁文泉,衍陳申請(qǐng)人:武漢大學(xué)