[发明专利]一种淀粉基水泥水化热调控材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂领域，具体涉及一种淀粉基水泥水化热调控材料的制备方法。

背景技术

水泥的水化反应是一个放热反应，水泥加水及其他骨料拌合制成的混凝土在浇筑后的凝结、硬化过程中，会产生大量的水化热。由于混凝土是热的不良导体，且体积较大，因此水化热聚集在混凝土内部不易发散，使内部温度急剧上升。同时，由于混凝土表面散热较快，产生了较大的内外温差，导致内外热胀冷缩程度不同，进而在混凝土表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，便会产生温度裂缝，这种裂缝多数发生在浇筑的中后期，对混凝土的强度和耐久性产生不良影响。为了减缓混凝土在浇筑初期的集中放热，就需要对水泥水化反应过程进行调控，尤其是对水化加速期放热速率的调控，进而达到缩小混凝土内外温差的效果。

专利EP1233008A1公开了一种含有糊精的膨胀剂材料，向膨胀剂中掺入溶解度小于70％的市售糊精后，该材料表现出了一定的水化热抑制效果。专利CN102674738A公开了一种多功能抗裂外加剂及其制备方法，其组分包括氧化钙膨胀熟料、溶解度为20％-80％的市售工业糊精和粉煤灰，该抗裂外加剂可降低混凝土放热温升。但上述专利中均未明确指出市售糊精种类，不同原料、不同制备工艺制得的糊精在性质上存在较大差异，从而导致实用性不确定。同时，由于糊精均为未改性糊精，因此其水化热调控效果仍有提升空间。

专利CN104628296A公开了一种复合改性水化热调控材料，由淀粉先与酸催化剂、交联剂反应，产物再与烯基琥珀酸酐反应制得。专利CN104098288A公开了一种混凝土水化热抑制材料，通过对酶解糊精进行环氧丙烷改性制得。上述专利结果表明，淀粉或糊精经改性处理后对水泥水化热的调控效果均有所增强，但上述专利改性制备过程复杂，反应条件不易控制，且反应时间较长。

综上所述，由于原料来源广泛、制备工艺不同，使市售糊精在性质上存在较大差异，因此在改性前需要对糊精的制备工艺进行限定，确保其性能稳定。通过对淀粉或糊精进行改性有利于提高其水化热调控效果，但是目前的改性工艺均比较复杂，且反应时间过长。

发明内容

针对现有水泥水化热调控材料的调控效果不理想，或材料制备过程复杂，反应时间长等问题，本发明公开了一种简单高效的淀粉基水泥水化热调控材料的制备方法。

申请人经大量研究测试发现，淀粉基水泥水化热调控材料对水泥水化的调控机理主要是淀粉或者糊精分子中的羟基对水泥颗粒的吸附作用。利用混合二元酸酐与酶解淀粉分子中的羟基发生双酯化反应，可减缓酶解淀粉在强碱环境下的溶解速率，进而减缓羟基在水泥颗粒表面的吸附速率，从而调控水化放热反应的进行。

本发明提供了一种淀粉基水泥水化热调控材料的制备方法，将混合二元酸酐与酶解淀粉混合均匀，置于微波反应器中进行固相反应制得，具体包括如下步骤：

(1)酶解淀粉的制备：将淀粉加水调制成质量浓度为30-50％的淀粉乳；用硫酸调节pH至5-6后加入混合淀粉酶，置于双频超声反应器中进行反应，控制反应温度为45-55℃、超声功率为400-700W、超声频率分别为20-40kHz和50-80kHz，反应时间为0.5-1.5h，并用电动搅拌器不断搅拌，搅拌转速为100-250r/min；反应结束后，用硫酸调pH至3以下灭酶30min，再用饱和氢氧化钠将pH调至中性，过滤，将固形物置于50℃烘箱中干燥至含水量为6-8％，粉碎、筛分，筛分粒度小于200目；

(2)水化热调控材料的制备：将混合二元酸酐与所述酶解淀粉混合均匀，置于微波反应器中进行固相反应，控制微波功率为500-900W，反应时间为3-8min，再经粉碎、筛分，产物筛分粒度小于100目，即得所述淀粉基水泥水化热调控材料；

所述混合二元酸酐与酶解淀粉的质量比为(0.3-0.6)：1。

步骤(1)中所述淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或蜡质玉米淀粉中的一种。

步骤(1)中所述混合淀粉酶为异淀粉酶和糖化酶，异淀粉酶的加酶量为20-50U/g淀粉，糖化酶的加酶量为15-30U/g淀粉。

步骤(2)中所述混合二元酸酐为丁二酸酐、戊二酸酐或邻苯二甲酸酐中的任意两种。

本发明还提供了上述水化热调控材料在混凝土中的应用，其掺量为混凝土胶凝材料用量的0.3-0.8％。

本发明所述的有益效果：