一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土

摘要

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土。一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土由包括如下原料制成：水泥、填充料、抗泛碱剂、矿粉、细集料、粗集料和水，所述抗泛碱剂由羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制成；其制备方法包括称料和混料步骤。本申请具有以下效果：混凝土在抗泛碱性能显著提高的同时收缩率显著降低，具有自动收缩补偿的优点。

权利要求

1.一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，由如下质量份的原料制成：水泥

260‑270份、填充料63‑73份、抗泛碱剂9.68‑10份、矿粉40‑50份、细集料747‑767份、粗集料

990‑1010份、水124.8‑140.4份以及聚丙烯酸乳胶粉，所述水泥和聚丙烯酸乳胶粉的质量比为1：（0.1‑0.3）；所述抗泛碱剂由羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制成。

2.根据权利要求1所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:（6‑10）。

3.根据权利要求1所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:（2‑6）。

4.根据权利要求2或3所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述抗泛碱剂的制备方法为：羧甲基纤维素和水按照质量比1:（20‑40）放入反应釜中加热并搅拌，当温度稳定在80‑88℃时，添加配方量二分之一的引发剂，羧甲基纤维素与总引发剂的质量比为1:（2.52‑2.60）；反应10‑20min后加入聚乙二醇单甲醚；反应0.6‑1h后，加入剩余的引发剂，5‑15min后加入水杨酸，反应2.5‑3.5h，得到乳液状的抗泛碱剂。

5.根据权利要求4所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述填充料为硅粉。

7.根据权利要求1所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，其特征在于，所述矿粉为煅烧高岭土。

8.权利要求1所述的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

称料：按照配比称取各原料；

混料：开动搅拌机，投入粗集料、细集料、矿粉、填充料和配方量70%的水搅拌5‑15min，再加入全部的水泥搅拌3‑5min，最后加入剩下的30%的水和抗泛碱剂搅拌1min，拌匀，得自动收缩补偿的抗泛碱混凝土；所述抗泛碱剂由羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制成。

说明书

一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土

技术领域

[0001] 本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土。

背景技术

[0002] 混凝土的主要成分为硅酸盐,空气中的水分会沿混凝土的孔隙与硅酸盐发生水解+ 2+
反应,生成的氢氧根和混凝土内的Na、Ca 等金属离子结合形成溶解度小的氢氧化物，随气
温升高，水蒸气蒸发，氢氧化物析出混凝土水泥表面，形成大片白色物质，此过程为泛碱；泛
碱导致混凝土表面的涂料被顶起，无法与混凝土牢固结合。

[0003] 常见的治理泛碱问题的方法为将减水剂作为抗泛碱剂，通过减少水量减小混凝土的孔隙率，从而降低混凝土的泛碱面积。

[0004] 抗泛碱剂的添加增加了混凝土的早期收缩和总收缩，因此，需要对抗泛碱剂进行改进，使得混凝土在抗泛碱的同时具有收缩补偿效果。

发明内容

[0005] 为了解决混凝土抗泛碱性提高的同时收缩率增加导致的混凝土开裂问题，本申请提供一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土。

[0006] 第一方面，本申请提供的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土采用如下技术方案：

[0007] 一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，由包括如下质量份的原料制成：水泥260‑270份、填充料63‑73份、抗泛碱剂9.68‑10份、矿粉40‑50份、细集料747‑767份、粗集料990‑1010
份和水124.8‑140.4份；所述抗泛碱剂由羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制成。

[0008] 通过采用上述技术方案，由于采用羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制得的抗泛碱剂，一方面抗泛碱剂避免水泥颗粒包裹水形成絮凝状结构，减小孔隙率，提高抗
泛碱性；另一方面可以延长水合时间，抗泛碱剂自身吸湿膨胀，使得收缩幅度减缓，进行收
缩补偿，因此，获得兼顾抗泛碱性和收缩补偿的效果。

[0009] 进一步地，羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:（6‑10）。

[0010] 通过采用上述技术方案，在此配比范围内聚乙二醇单甲醚的接枝效率更高，抗泛碱剂的作用官能团增加，抗泛碱性能和收缩补偿能力提高。

[0011] 进一步地，羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:（2‑6）。

[0012] 通过采用上述技术方案，在此配比范围内水杨酸的接枝效率更高，抗泛碱剂的作用官能团增加，抗泛碱性能和收缩补偿能力提高。

[0013] 进一步地，抗泛碱剂的制备方法为：羧甲基纤维素和水按照质量比1:（20‑40）放入反应釜中加热并搅拌，当温度稳定在80‑88℃时，添加配方量二分之一的引发剂，羧甲基纤
维素与总引发剂的质量比为1:（2.52‑2.60）；反应10‑20min后加入聚乙二醇单甲醚；反应
0.6‑1h后，加入剩余的引发剂，5‑15min后加入水杨酸，反应2.5‑3.5h得到乳液状的抗泛碱
剂。

[0014] 通过采用上述技术方案，按此方法制备的乳液状泛碱剂增加分散程度，使得抗泛碱剂的抗泛碱性和收缩补偿的效果更佳。

[0015] 进一步地，引发剂为过硫酸钾和过硫酸钠中的任意一种。

[0016] 通过采用上述技术方案，过硫酸钾或过硫酸钠作引发剂时，制备的抗泛碱剂中有效成分的含量更高，抗泛碱和收缩补偿的效果更佳。

[0017] 进一步地，还包括聚丙烯酸乳胶粉，且水泥和聚丙烯酸乳胶粉的质量比为1：（0.1‑0.3）。

[0018] 通过采用上述技术方案，聚丙烯酸乳胶粉的加入可减少水泥的掺量，一方面可作为填充材料填充混凝土的孔隙，另一方面，由于减少水泥的用量减少孔隙率，提高混凝土的
抗泛碱性；同时，对混凝土进行补强，减少混凝土开裂的可能性。

[0019] 进一步地，填充料为硅粉。

[0020] 通过采用上述技术方案，硅粉作为混凝土孔隙填充材料，一方面，增加抗渗性，从而使得混凝土的抗泛碱性提高，另一方面，提高混凝土的密实程度，增加抗压强度。

[0021] 进一步地，矿粉为煅烧高岭土。

[0022] 通过采用上述技术方案，煅烧高岭土消耗了一部分水化反应产生的氢氧化钙，生成稳定的C—S—H凝胶体系，增大了混凝土抗渗性。

[0023] 第二方面，本申请提供一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土的制备方法，采用如下技术方案：

[0024] 一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土的制备方法，包括如下步骤，

[0025] 称料：按照配比称取各原料；

[0026] 混料：开动搅拌机，投入粗集料、细集料、矿粉、填充料和配方量70%的水搅拌5‑15min，再加入全部的水泥搅拌3‑5min，最后加入剩下的30%的水和抗泛碱剂搅拌1min，拌
匀，得自动收缩补偿的抗泛碱混凝土；所述抗泛碱剂由羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚
和水杨酸制成。

[0027] 通过采用上述技术方案，各原料间的混合更均匀，原料分散程度高，孔隙率降低，因此，获得提高抗泛碱性能的同时兼顾收缩补偿的效果。

[0028] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0029] 1、由于本申请采用羧甲基纤维素接枝聚乙二醇单甲醚和水杨酸制得的抗泛碱剂，一方面抗泛碱剂避免水泥颗粒包裹水形成絮凝状结构，减小孔隙率，提高抗泛碱性；另一方
面可以延长水合时间，抗泛碱剂自身吸湿膨胀，使得收缩幅度减缓，进行收缩补偿，因此，获
得兼顾抗泛碱性和收缩补偿的效果。

[0030] 2、由于本申请的方法通过提高原料的分散程度，减小孔隙率，因此，获得提高抗泛碱性能的同时兼顾收缩补偿的效果。

具体实施方式

[0031] 抗泛碱剂的制备

[0032] 制备例1

[0033] 一种抗泛碱剂，由如下工艺制得：

[0034] P1、将羧甲基纤维素和水按照质量比1: 30放入反应釜中加热并搅拌，当温度稳定在84℃时，添加配方量二分之一的过硫酸钾，羧甲基纤维素与总过硫酸钾的质量比为1: 
2.56；

[0035] P2、反应15min后加入聚乙二醇单甲醚，羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:6；

[0036] P3、反应0.8h后，加入剩余的过硫酸钾，10min后加入水杨酸，羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1: 2，反应3h得到乳液状的抗泛碱剂。

[0037] 制备例2

[0038] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:4。

[0039] 制备例3

[0040] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:6。

[0041] 制备例4

[0042] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:8。

[0043] 制备例5

[0044] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:8；羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:4。

[0045] 制备例6

[0046] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:8；羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:6。

[0047] 制备例7

[0048] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:10。

[0049] 制备例8

[0050] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:10；羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:4。

[0051] 制备例9

[0052] 一种抗泛碱剂，按照制备例1的制备方法制得，区别点在于：羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:10；羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1:6。

[0053] 对比制备例1

[0054] 一种抗泛碱剂，由如下工艺制得：

[0055] 将羧甲基纤维素和水按照质量比1: 30放入反应釜中加热并搅拌，当温度稳定在84℃时，添加过硫酸钾，羧甲基纤维素与过硫酸钾的质量比为1: 2.56；反应15min后加入聚
乙二醇单甲醚，羧甲基纤维素与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:6，制得乳液状抗泛碱剂。

[0056] 对比制备例2

[0057] 一种抗泛碱剂，由如下工艺制得：

[0058] 将羧甲基纤维素和水按照质量比1: 30放入反应釜中加热并搅拌，当温度稳定在84℃时，添加过硫酸钾，羧甲基纤维素与过硫酸钾的质量比为1: 2.56；反应10min后加入水
杨酸，羧甲基纤维素与水杨酸的质量比为1: 2，反应3h得到乳液状的抗泛碱剂。

[0059] 上述各制备例1‑9和对比制备例1‑2中的原料来源以及规格如表1所示：

[0060] 表1.制备例1‑9和对比制备例1‑2中的原料来源以及规格：

[0061]组分 来源 规格
水杨酸 麦克林S817529 AR 99.5%
羧甲基纤维素 麦克林C804620 M.W. 700000(DS=0.9) ,3000mPa.s
过硫酸钾 麦克林P16371 化学纯
聚乙二醇单甲醚 麦克林M874985 平均分子量200
实施例

[0062] 实施例1

[0063] 一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，按照以下制备方法制得：

[0064] S1、称取水泥270kg、粉煤灰68kg、抗泛碱剂（制备例1）9.84kg、矿粉45kg、人工砂525kg、天然砂232kg、碎石1000kg和水135kg；

[0065] S2、投入碎石、人工砂、天然砂、矿粉和70%水搅拌10min；

[0066] S3、再加入全部的水泥搅拌5min；

[0067] S4、最后加入剩下的30%的水和抗泛碱剂搅拌1min，拌匀，得自动收缩补偿的抗泛碱混凝土。

[0068] 实施例2‑9

[0069] 实施例2‑9均涉及一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土，以实施例1为基础，区别点在于：实施例2所加的抗泛碱剂2由制备例2制得；实施例3所加的抗泛碱剂3由制备例3制得；
实施例4所加的抗泛碱剂4由制备例4制得；实施例5所加的抗泛碱剂5由制备例5制得；实施
例6所加的抗泛碱剂6由制备例6制得；实施例7所加的抗泛碱剂7由制备例7制得；实施例8所
加的抗泛碱剂8由制备例8制得；实施例9所加的抗泛碱剂9由制备例9制得。

[0070] 实施例10

[0071] 一种自动收缩补偿的混凝土，在实施例9的基础上制得，区别点在于，在步骤S2中添加了聚丙烯酸乳胶粉，且水泥和聚丙烯酸乳胶粉的质量比为1：0.1。

[0072] 实施例11

[0073] 一种自动收缩补偿的混凝土，在实施例9的基础上制得，区别点在于，在步骤S2中添加了聚丙烯酸乳胶粉，且水泥和聚丙烯酸乳胶粉的质量比为1：0.2。

[0074] 实施例12

[0075] 一种自动收缩补偿的混凝土，在实施例9的基础上制得，区别点在于，在步骤S2中添加了聚丙烯酸乳胶粉，且水泥和聚丙烯酸乳胶粉的质量比为1：0.3。

[0076] 实施例13

[0077] 一种自动收缩补偿的混凝土，在实施例14的基础上制得，区别点在于，填充料由粉煤灰替换成用等质量硅粉。

[0078] 实施例14

[0079] 一种自动收缩补偿的混凝土，在实施例13的基础上制得，区别点在于，用等质量煅烧高岭土替换矿粉。

[0080] 实施例1‑14原料来源以及规格如表2所示：

[0081] 表2各实施例的原料来源以及规格：

[0082]组分 规格 来源
水泥 P.042.5 德清南方
聚丙烯酸乳胶粉 WWJF‑8020，平均粒径90µｍ 安徽皖维
粉煤灰 Ⅱ级 嘉兴天地环保
矿粉 S95级 常州中天
人工砂 粒径2.5‑4.75mm 德清人工砂
天然砂 粒径3‑5mm 长江天然砂
碎石 粒径5‑16mm 德清
硅粉 粒径0.1‑0.2mm 广州亿峰
煅烧高岭土 粒径0.1‑0.3µｍ 广州亿峰

[0083] 对比例

[0084] 对比例1

[0085] 一种混凝土，以实施例1的制备方法为基础，由包括如下质量的原料制成：水泥270kg、粉煤灰68kg、矿粉45kg、人工砂525kg、天然砂232kg、碎石1000kg和水135kg、抗泛碱
剂ERA 200（广东顺德维翔）9.84kg。

[0086] 对比例2

[0087] 一种混凝土，以实施例1的制备方法为基础，与实施例1的区别点在于，对比例2所加的抗泛碱剂由对比制备例1制备而得。

[0088] 对比例3

[0089] 一种混凝土，以实施例1的制备方法为基础，与实施例1的区别点在于，对比例3所加的抗泛碱剂由对比制备例2制备而得。

[0090] 性能检测试验方法

[0091] 1.混凝土检测模块的制备步骤：

[0092] 成型：取试模，试模尺寸为150mm×150mm×150mm，试模内表面薄涂一层不与混凝土发生反应的脱模剂；取拌制混凝土，振动振实，刮除试模上口多余的混凝土，待临近初凝
时用，抹刀抹平，进行二次收面。

[0093] 养护：试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面；采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模；拆模后应立即放入温度为20
±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，标准养护室内的试件应放在支架上，彼此
间隔10～20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋；同条件养护试件的拆模时间可
与实际构件的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护；标准养护龄期为28d（从搅
拌加水开始计时）。

[0094] 脱模：经24h后，混凝土试件达到一定的强度后拆模；在试件上做好编号后放入养护室中进行养护。

[0095] 2.抗压强度的检测步骤：取出试件，将试件放置在试验机的下压板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与
试件接近时，调整球座，使接触均衡。

[0096] 3.抗泛碱性的检测步骤：试样放置在温度为0‑4℃，湿度为60%的检测环境下，放置3d后计算试样表面的泛碱面积；再放置30d后计算试样表面的泛碱面积。

[0097] 4.收缩值的检测步骤：在恒温恒湿箱中，测量混凝土试件的刚脱模时的尺寸；3d后，再次测量混凝土试件尺寸；28d后测量混凝土试件尺寸，根据尺寸差距计算收缩率。

[0098] 检测结果

[0099] 实施例1‑14和对比例1‑3的检测结果如下表3所示：

[0100] 表3 实施例1‑14和对比例1‑3的抗压强度、抗泛碱性、收缩值的检测结果：

[0101] 实验对象 3d抗压强度(MPa) 28d抗压强度(MPa) 3d收缩率（10—6）28d收缩率（10—6）泛碱产生面积（mm2）对比例1 22.06 88.24 24.56 41.30 15000
对比例2 22.12 88.49 14.89 19.04 2890
对比例3 22.40 89.52 16.83 22.74 2982
实施例1 22.89 91.75 9.87 11.33 2568
实施例2 23.02 92.23 8.61 10.74 2387
实施例3 23.2 92.80 8.42 10.17 2254
实施例4 23.39 93.41 6.31 9.54 1920
实施例5 23.67 94.83 6.26 8.89 1843
实施例6 24.03 96.12 5.88 8.65 1645
实施例7 24.27 97.07 5.55 7.72 1566
实施例8 24.32 98.01 5.21 6.89 1489
实施例9 24.57 98.28 4.63 6.54 1382
实施例10 25.10 100.18 3.89 5.68 892
实施例11 25.17 100.69 3.46 5.57 769
实施例12 25.31 101.25 3.13 5.54 637
实施例13 25.72 102.89 2.88 5.43 587
实施例14 26.16 103.17 2.57 4.89 441

[0102] 结合实施例1‑14和对比例1‑3并结合性能检测表3可以看出：

[0103] 通过实施例1‑9和对比例1的数据分析，可知本申请由制备例1‑9制得的抗泛碱剂抗泛碱效果较优，同时收缩率显著降低。

[0104] 通过实施例1‑9和对比例2‑3的数据分析，可知羧甲基纤维素同时枝接水杨酸和聚乙二醇单甲醚时，抗泛碱和收缩补偿的性能增加，且实施例9的抗泛碱剂按照羧甲基纤维素
与聚乙二醇单甲醚的质量比1:10和羧甲基纤维素与水杨酸的质量比1:6制得，此制备配比
为抗泛碱剂的最佳制备配比。

[0105] 通过实施例10‑12和实施例9的数据分析，可知加入聚丙烯酸乳胶粉后抗压强度有显著提高、泛碱面积减小，抗泛碱性能增加，并且收缩明显减小，且实施例12中水泥和聚丙
烯酸乳胶粉的质量比为1：0.3为聚丙烯酸乳胶粉的最佳掺入量配比。

[0106] 通过实施例13和实施例12的数据分析，可知硅粉替换粉煤灰可增加抗泛碱性能，提高收缩补偿。

[0107] 通过实施例14和实施例13的数据分析，可知煅烧高岭土进一步减小了抗泛碱面积，同时兼顾了收缩补偿。

[0108] 由此可得，通过实施例14制备而得的一种自动收缩补偿的抗泛碱混凝土的抗泛碱性能和收缩补偿性能最佳。

[0109] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。