一種中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料，其組成包括糊精、改性糊精和油酸；所述中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料在調控中熱水泥體系高溫緩凝時間的同時，可以有效降低加速期放熱峰峰值50%以上，且不降低混凝土后期強度。
【專利說明】一種中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料領域，涉及一種水泥水化歷程調控材料，尤其是中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料。
【背景技術】
[0002]中熱硅酸鹽水泥(以下簡稱中熱水泥)指以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。中熱水泥由于其水化熱較低，主要用于大壩大體積混凝土中，以降低混凝土的溫度開裂風險。
[0003]水泥(包括中熱水泥)就其水化歷程而言主要分為以下五個階段:快速反應期、誘導期、加速期、減速期、穩定反應期。其中，誘導期長短主要影響混凝土凝結時間長短；加速期和減速期的快速水化是引起大體積混凝土早期快速溫升的重要因素；而水泥的總放熱量和混凝土的強度密切相關。
[0004]此外，在加速期和減速期之間存在一個放熱峰(以下簡稱加速期放熱峰，并以此區別快速反應期的放熱峰)，降低該加速期放熱峰則可以減輕中熱水泥放熱的集中，進而有利于大體積混凝土的溫控及溫度開裂風險的降低。
[0005]因而，合理的調控中熱水泥水化歷程，在實現凝結過程和放熱峰的調控，對大體積混凝土的施工及溫度裂縫的控制具有重要意義。
[0006]在混凝土凝結時間調控方面，一般采取緩凝劑進行調控。緩凝劑種類很多，按化學成分可分為無機緩凝劑兩大類，無機緩凝劑包括鋅、硫酸鹽、硼酸鹽等；有機緩凝劑包括:羥基羧酸鹽、糖類、多元醇及其衍生物。
[0007]就大壩混凝土而言，申請號為201210398939.9的中國專利文獻公開了 “一種大壩
碾壓混凝土專用型緩凝高效減水劑”，緩凝組分由麥芽糊精、糖、檸檬酸、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或多種與葡萄糖酸鈉復合而成，且含有占緩凝劑重量百分比為50%~95%的葡萄糖酸鈉。
[0008]申請號為201210147872.1的中國專利文獻公開了 “用于碾壓混凝土的高效減水劑組合物”，緩凝組分為無堿的羥基羧酸鹽和糖類緩凝劑中的任意兩類構成，其中羥基羧酸鹽為檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、水楊酸中的至少一種；所述糖類為葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、糊精、糖鈣中的至少一種。
[0009]但緩凝劑一般只影響混凝土的誘導期，進而推遲凝結時間及放熱峰出現時間，并不會顯著降低放熱峰值。與此同時，當緩凝時間較長時(特別是高溫緩凝)，單純使用緩凝材料還會降低混凝土的強度。此外，上述專利中均提到了糊精。由于糊精是淀粉水解或分解時一類產物的統稱，其分子量分布較為復雜，其能起到的作用也有待商榷。
[0010]在混凝土結構溫度場 調控及溫度裂縫控制方面。申請號為201310289190.9中國專利文獻公開了“一種水化熱抑制型混凝土膨脹劑及其制備方法與應用”的制備方法，其制備的水化熱抑制劑為玉米淀粉和小麥淀粉在溫度110°C -130°C下反應時間8-10h得到，且水化熱抑制劑在冷水中的溶解度大于80%，還原糖含量達到8wt%-10wt%。[0011]專利號為201210141639.2的中國專利文獻公開了“一種多功能抗裂外加劑”，其水化熱調控材料為市售工業級糊精，用于調節混凝土水化放熱速率，其顆粒比表面積≥200m2/kg，粒徑< 0.315mm，且按照GB/T20884-2007《麥芽糊精》中的溶解度檢測方法檢測其溶解度在20%-80%范圍內。但上述水化熱調控或抑制材料均和硬化鈣膨脹熟料復合，并主要用于普通工業及民用建筑領域，與此同時對混凝土的凝結時間影響均較小。
[0012]申請號為200510120551.2 “混凝土水化熱降低劑的配制方法”，是將選自聚丙烯酸一淀粉接枝物、聚羥基乙酸一乳酸共聚物、改性淀粉、聚甲酸胺、聚甲基丙烯酸甲醋、聚丙烯睛烷基醋和乙基纖維素中的一種原料用水溶解，在5-55°C反應，將反應后的水相和固相進行分離，分離出的固相即為混凝土水化熱降低劑。但該專利對部分材料(如改性淀粉)性能并未作限定，實際應用過程中較難操控。此外，在該實施例中，使用的水泥為42.5P.0水泥。
[0013]綜上所述，已有專利文獻雖然提到糊精可以用作緩凝劑但未對其繁雜的種類進行限定。已有專利文獻雖然提到糊精可以調控水泥的水化歷程，但主要局限于普通普通工業及民用建筑領域且對混凝土凝結時間影響較小，此外，中熱水泥由于其C3A和C3S含量較低，其本身水化速率較慢，現有技術未能實現對中熱水泥放熱歷程的有效調控。
【發明內容】
[0014]針對現有技術不能實現對中熱水泥的水化熱進行調控的問題；本發明提供了一種中熱水泥的水化熱調控材料，在調控中熱水泥體系高溫緩凝時間的同時，可以有效降低加速期放熱峰峰值50%以上，且不降低混凝土后期強度。
[0015]本發明所述中熱水泥水化歷程調控材料包括下述組分，以重量百分數計:
[0016]糊精:10%_18% ；
[0017]改性糊精:80%-88%;
[0018]油酸:2%_3%
[0019]所述糊精為15 ≤ DE值≤20的糊精。
[0020]糊精可以由各種通過酸或者酶催化水解得到。根據本領域公開的文獻資料，可以通過催化劑用量、反應時間等控制糊精的DE值。糊精的DE值定義及測試方法詳見GB/T20884-2007《麥芽糊精》。
[0021]所述改性糊精的制備均在20°C條件下進行，包括如下步驟:
[0022]步驟一:在4≤DE值≤8的改性前糊精中加入適量去離子水，使干物質濃度為20%,靜置1~2h后,分尚出其內不溶固體,將不溶固體干燥至含水率< 10%。
[0023]步驟二:將分離出的含水率〈10%的固體加入2倍于其質量的堿溶液中并攪拌均勻。堿溶液的離子濃度如下:[Na+]=20mmol/L、[Ca2+] =0.05mmol/L, [S042_] =2mmol/L,[0H-]=16.lmmol/L。靜置3~5h后，濾除溶液中的不溶固體。
[0024]步驟三:將步驟二所得的溶液中和至中性，烘干得到的含水率小于5%的樣品即為所述改性糊精。
[0025]本發明所述的中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料制備方法為:按配比將糊精、改性糊精和油酸混合均勻后，粉磨至粒徑≤45 μ m即可。
[0026]本發明所述中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料的使用方法為:將所述中熱水泥水化歷程調控材料與膠凝材料混合均勻后加入混凝土中即可。
[0027]本發明所述中熱水泥的水化熱調控材料，在實現中熱水泥體系凝結時間調控基礎上，可以有效降低加速期放熱峰峰值50%以上，同時不降低混凝土的后期強度。
【具體實施方式】
[0028]實施例
[0029]實施例所用原材料如表1所示。表2為實施例所用改性糊精的原材料及制備步驟。
[0030]所述改性糊精的制備過程均在20°C條件下進行，
[0031]步驟一:在4 < DE值< 8的改性前糊精中加入適量去離子水，使干物質濃度為20%,靜置I~2h后,分尚出其內不溶固體,將不溶固體干燥至含水率< 10%。
[0032]步驟二:將步驟一所得不溶固體加入2倍于其質量的堿溶液中并攪拌均勻。堿溶液的離子濃度如下:[Na+]=20mmol/L、[Ca2+] =0.05mmol/L, [S042_] =2mmol/L,[0H-]=16.lmmol/L。靜置3~5h后，濾除溶液中的不溶固體。
[0033]步驟三:將步驟二所得溶液中和至中性，烘干得到的含水率小于5%的樣品即為所述改性糊精。
[0034]表3為實施例1-5的材料組成，且制得的中熱硅酸鹽水泥水化歷程調控材料粒徑^ 45 μ m
[0035]表1實施例1-5所用原材料
[0036]
【權利要求】
1.一種中熱水泥水化歷程調控材料，其特征在于其組成包括下述組分，以重量百分數計: 糊精:10%-18% ； 改性糊精:80%-88% ； 油酸:2%-3% 所述糊精為15≤DE值≤20的糊精； 所述改性糊精的制備均在20°C條件下進行，包括如下步驟: 步驟一:在4 ≤DE值≤ 8的改性前糊精中加入適量去離子水，使干物質濃度為20%，靜置f2h后，分離出其內不溶固體，將不溶固體干燥至含水率< 10%; 步驟二:將分離出的含水率〈10%的固體加入2倍于其質量的堿溶液中并攪拌均勻；堿溶液的離子濃度如下:[Na+] =20 mmol/L、[Ca2+] =0.05 mmol/L, [SO42-] =2 mmol/L,[OH-] =16.1 mmol/L ； 靜置3~5h后，濾除溶液中的不溶固體； 步驟三:將步驟二所得的溶液中和至中性，烘干得到的含水率小于5%的樣品即為所述改性糊精。
2.權利要求1所述中熱水泥水化歷程調控材料的制備方法，其特征在于:按配比將糊精、改性糊精和油酸混合均勻后，粉磨至粒徑≤45 μ m即可。
【文檔編號】C04B24/38GK103833259SQ201410009447
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】劉加平, 田倩, 王育江, 王文彬, 李磊, 姚婷 申請人:江蘇蘇博特新材料股份有限公司