一種高效減縮抗裂劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土外加劑，具體涉及一種高效減縮抗裂劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土的收縮以及由此產生的開裂，是混凝土工程質量的一個頑癥，也是學術界和工程界一直關心的問題。近年來隨著化學外加劑技術的不斷發展，以及各種磨細礦物摻合料的大量使用，以低水膠比和大摻量礦物摻合料為特征的當代高性能混凝土開始逐漸取代以高水膠比和高水泥用量為特征的傳統混凝土，在建筑工程中扮演著主導的角色，被大量的推廣使用。由于高性能混凝土本身的組成與結構特點是漿體粘稠、保水性好、水分迀移受到一定限制，在內部結構密實的同時產生自干燥，加大了混凝土的收縮和開裂風險。混凝土工程裂縫產生的原因很多，涉及到材料配合比、結構設計、施工及后期養護等各個環節，并且這些因素之間相互交叉影響和作用，使得混凝土工程裂縫控制變的十分復雜。目前雖然對裂縫的成因已有較一致的認識，并提出了許多見解和方法，但至今沒有得到有效控制。
[0003]從工程結構失效破壞等特征來看，裂縫是結構破壞失效的宏觀表現，而產生裂縫的機理過程除受各種荷載作用影響之外，體積收縮是混凝土產生裂縫的關鍵因素。因此，通過何種途徑來減小混凝土的收縮、提高混凝土抗裂性已成為當前研究的熱點。目前解決的方法有在混凝土攪拌時加入纖維、膨脹劑及減縮劑等，其目的都是降低各種收縮變形，但各種外加劑的作用機理和效果均有不同。纖維的添加只是提高了混凝土的抗拉強度，在一定程度上阻止了裂縫的擴展和延伸，主要起到分散或均化收縮應力的作用，不能從根本上消除裂縫的產生。膨脹劑是通過水化反應生成膨脹結晶來補償混凝土收縮，雖然能補償早期收縮或產生微膨脹，但只有在合適摻量時(8%?12%)才能起到合適的補償效果，摻量過高時會造成混凝土強度損失大，摻量較少時補償效果不能充分發揮，抗裂效果較差。為了達到抗裂效果，目前膨脹劑在混凝土中摻量一般為膠凝材料總量的8%?12%，給長距離運輸帶來高成本問題，導致現有膨脹劑的銷售輻射距離有限，不利于膨脹劑的應用和推廣。目前國內外使用的減縮劑多為聚醚和聚醚類衍生物，雖然能夠降低混凝土收縮，但多為液體產品，有效成分少，要達到所需的減縮效果需要大劑量摻入混凝土，這樣就無形中增加了混凝土的成本，而且液體減縮劑揮發性大，嚴重影響工人的身體健康，直接限制了其在國內的推廣應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有的膨脹劑和減縮劑的不足，提供一種高效減縮抗裂劑及其制備方法。本發明產品為一種粉狀有機無機混合物，通過膨脹組分和減縮組分的協調統一，能夠在低摻量條件下產生明顯的抗裂效果，從而大幅度降低抗裂混凝土的生產成本，為擴大抗裂材料使用范圍提供幫助。
[0005]本發明的上述目的是這樣實現的:
[0006]—種高效減縮抗裂劑，由減縮組分和膨脹組分組成，所述減縮組分為梳型共聚物類減縮劑，膨脹組分為氧化鈣類膨脹劑，所述減縮組分與膨脹組分的質量比為35:65?45:55；
[0007]所述梳型共聚物類減縮劑由聚乙二醇單烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、苯乙烯、聚丙烯酰胺按重量配比為I?2:1?2:0.5?1:0.5?I組成。
[0008]優選的，所述梳型共聚物類減縮劑的平均分子量為40000?60000，大單體轉化率為 90%?95%。
[0009]所述氧化鈣類膨脹劑可商購，優選的氧化鈣類膨脹劑中f-CaO含量260%、粒度2800 目。
[0010]本發明還提供了所述高效減縮抗裂劑的制備方法，包括如下步驟:
[0011](I)減縮組分的制備:將聚乙二醇單烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和苯乙烯按重量配比為I?2:1?2:0.5?I混合，并按聚乙二醇單烯丙基醚與雙氧水的摩爾比為10:1?5:1的比例加入0.lmol/L的雙氧水溶液，反應開始后再將聚丙烯酰胺和過硫酸鹽類引發劑按重量比為1: 0.1?0.5:0.1分別滴加到反應容器中，滴加時間控制在30min?6011^11，滴加完畢后保溫反應211?311，保溫反應結束后加堿中和至?!1=6.5?7.5，即得到所述減縮組分;通過改變上述各單體的重量比或摩爾比和滴加時間，可以在聚合反應體系中合成不同聚醚大單體轉化率的梳型共聚物類減縮組分；
[0012](2)高效減縮抗裂劑的制備:先將膨脹組分加入到噴霧干燥塔的粉體加料器中，通過壓力為0.3?0.5MPa的壓縮空氣將膨脹組分輸送到干燥塔的頂部熱風分配器的前端，通過溫度為180?200°C的干燥塔進風在熱風分配器部位將膨脹組分快速干燥并均勻分散在熱氣流中；開啟噴霧干燥塔，升溫到噴霧干燥塔頂部的進料口溫度為120-130 °C時，再用螺桿栗將步驟(I)制得的減縮組分輸送到噴霧干燥塔頂部的液體進料口中，通過進料口的高速離心霧化盤將液體減縮組分霧化成液滴直徑為50?100微米的微液滴，同時用熱風分配器出來的、混有膨脹組分的高溫氣流快速加熱微液滴，微液滴中水分被高溫氣流快速干燥，干燥過程中減縮組分吸附在粉體膨脹組分的表面，形成氣固混合物，將氣流中的粉體分離出來，即得到所述高效減縮抗裂劑成品。
[0013]本發明與現有產品相比，在減縮組分噴霧干燥的過程中，通過引入粉體膨脹組分作為防粘結隔離材料，減少液體減縮組分在干燥過程中粘結結塊，保證液體減縮組分能干燥成細粉料，消除了液體減縮劑中含有的刺激性、易揮發的有機溶劑，提高了減縮劑中的有效成分。另一方面，減縮組分干燥過程中吸附在膨脹組分的表面，延緩了膨脹組分的早期水化，提高了膨脹組分的膨脹有效性，該產品在水泥混凝土中應用時，既能通過減縮組分降低水泥混凝土孔溶液中的表面張力，減小收縮應力發送的驅動力，又能通過膨脹組分的水化膨脹，來補償已產生的收縮應力，實現了膨脹與減縮的協調統一，在低摻量條件下即可明顯提升水泥混凝土的抗裂性能，為擴大抗裂材料使用范圍提供幫助。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例和對比例在水泥凈漿中的干燥收縮曲線圖。
[0015]圖2為本發明實施例和對比例在水泥凈漿中的自收縮曲線圖。
【具體實施方式】
[0016]為了更好的理解本發明，下列實施例時對本發明的進一步舉例說明，不應該被認為是對本發明的任何形式的限制。
[0017]一、減縮組分的制備
[0018]將2份聚乙二醇單烯丙基醚、2份甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和I份苯乙烯混合后加入反應釜中，并按聚乙二醇單烯丙基醚與雙氧水的摩爾比為5:1的比例加入0.lmol/L的雙氧水溶液配比配料，將反應釜溫度升溫至65°C，然后將0.5份聚丙烯酰胺和0.1份過硫酸銨引發劑同時滴加入反應釜中，分開滴加，滴加時間為60min，滴加完畢后保溫反應3h，反應結束后，加堿中和至pH = 7.1，得到固含量為46.3%的淺乳白色透明液體，分子量為49000，大單體轉化率為91.2 %的液體減縮組分A。
[0019]二、粉體高效減縮抗裂劑的制備
[0020]實施例1
[0021 ]取65份f-CaO含量為65%，粒度為900目的市售氧化鈣類膨脹劑作為膨脹組分加入到噴霧干燥塔的粉體加料器中，通入壓力為0.5MPa的氣體將膨脹組分輸送到干燥塔的頂部熱風分配器的前端，通入溫度為190°C的熱風將膨脹組分快速干燥并均勻分散在熱氣流中。開啟噴霧干燥塔，升溫到噴霧干燥塔頂部的進料口溫度為120°C時，再用螺桿栗將35份上述液體減縮組分輸送到噴霧干燥塔頂部的液體進料口中