[发明专利]一种水化热调控剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种水化热调控剂及其制备方法与应用。

背景技术

大体积混凝土由于水泥水化放出的热量聚集在混凝土内部来不及散出，使混凝土内部温度增大，在夏季甚至可以达到70℃。巨大的内外温差会产生极大的温度应力，最终导致混凝土产生裂缝，造成严重的后果。所以需要调控水泥水化放热速率和放热量，从而更好地控制混凝土温升速率和梯度，防止混凝土开裂。

水化热调控剂可以调控水泥水化过程，降低水泥水化放热速率，避免混凝土热量聚集。EP1233008A1公开了一种水泥外加剂和水泥组合物，该方法添加了糊精来抑制水化热，但是未改性的糊精只能降低绝热温度5℃，不能满足大体积混凝土的使用要求。JP3729340B2公开了一种由矿渣与糊精复合的混合材，未改性的糊精虽然可以降低混凝土的中心温度，但是混凝土强度也随之降低，带来了一定的负面效果。CN102101759B公开了一种混凝土复合外加剂及其制备方法和应用，结果显示对混凝土温控防裂具有一定的意义，但是其采用的葡萄糖酸钠会吸附在水泥混凝土表面使其相互分散，从而延长了混凝土凝结时间，不利于实际施工，而且专利也未对其制备方法进行公开。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水化热调控剂的制备方法。

申请人发现：水化热调控材料在水泥的碱性条件下很容易碱化溶解，不能充分发挥水化热调控作用，因此需要对糊精进行交联改性。不同交联糊精的交联键具有不同的抗酸碱和剪切稳定性。常见的三偏磷酸钠和己二酸等酯键交联虽然抗酸但是抗碱稳定性低，甲醛和环氧氯丙烷等醚键交联在混凝土高强度剪切下仍然部分溶解，而且使用的甲醛等交联剂毒性较大，不符合现代社会发展需要。

技术方案：本发明提供的一种水化热调控剂，在氧化还原引发剂存在下，于微波辐射条件下，由糊精、交联剂聚合交联反应制得；其中，所述交联剂的质量为糊精质量的1～5％，所述氧化还原引发剂的质量为糊精质量的1～3％。

本发明还提供了上述水化热调控剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将糊精和水混匀，制得10～50wt％的糊精溶液；

(2)搅拌糊精溶液，同时加入交联剂，升温至40～60℃后加入氧化还原引发剂引发聚合交联反应；

(3)产物经洗涤、浓缩、干燥和筛分，即得。

步骤(1)中，所述糊精为麦芽糊精、环状糊精或热裂解糊精。

步骤(2)中，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、1,6-己二醇双丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯；其中，聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量优选200-1000。

步骤(2)中，所述氧化还原引发剂包括摩尔比2～5:1的氧化剂和还原剂；其中，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾和过氧化氢中的一种或多种；所述还原剂为亚硫酸氢钠、四乙烯五胺、连二硫酸钠和L-抗坏血酸的一种或多种。

步骤(2)中，所述交联剂的质量为糊精质量的1～5％，所述氧化还原引发剂的质量为糊精质量的1～3％。

步骤(2)中，所述微波功率为100～500W，辐射温度为30～60℃，辐射时间为1～30min。

步骤(3)中，干燥温度为50～60℃，干燥时间为20～40h。

步骤(3)中，筛分粒度为80～140目。

本发明还提供了上述水化热调控剂在水化热调控中的应用，其特征在于：其掺量为混凝土胶凝材料的0.5～2wt％。

有益效果：本发明提供的水化热调控剂由糊精交联改性制得，具有空间网状结构，抗酸碱及抗剪切能力高，可有效地降低水化放热速率峰值、提高混凝土的抗压强度。

本发明提供的水化热调控剂的制备方法引入的交联剂以短链自由基的形式参与反应，改善了糊精的结构和形态，工艺简单、易于实现工业化。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

水化热调控剂的制备，包括以下步骤：将100g麦芽糊精加入到水中搅拌均匀，调制成10wt％的糊精溶液，在搅拌状态下依次加入1g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、2.229g过硫酸铵和0.771g亚硫酸氢钠；搅拌均匀后放入微波反应器中，控制微波功率为500W，辐射温度为60℃，辐射时间为1min；将反应后的糊精溶液洗涤和浓缩，置于50℃烘箱中干燥40h，筛分得到80～100目的固体颗粒状水化热调控剂产品。