一种低收缩高性能混凝土转让专利
申请号 : CN202110170706.2
文献号 : CN112979238B
文献日 : 2022-04-29
发明人 : 吕阳 , 姜东兵 , 李相国 , 蹇守卫 , 柯凯 , 刘卓霖
申请人 : 武汉理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种低收缩高性能混凝土,其特征在于,包括以下重量份原料制成:水泥400‑500份;
生物质焚烧灰30‑50份;
粘度改性矿物外加剂25‑50份;
细度模数2.8,1mm‑5mm连续级配的河砂500‑650份;
陶砂60‑150份;
5mm‑20mm连续级配的碎石1000‑1150份;
超分散高适应型减水剂3.0‑6.5份;
超保坍降粘型保坍剂1.0‑2.5份;
稳定泵送剂0.5‑1.0份;
水145‑170份;
所述的超分散高适应型减水剂由减水剂J1与减水剂J2按比例1:1‑1:5配制而成;
减水剂J1由以下步骤制备而成:
(1):在装有搅拌器、温控设备的5L高压反应釜中加入16.80份苯酚醇头和0.8质量比为
1:2.3的三氟化硼和四氢铝锂0.8份,氮气置换3次后开始抽真空至表压‑0.09MPa,然后升温至125℃开始真空脱水1h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止通入氮气,降温至115℃开始连续通入61.0份环氧乙烷和242.1份环氧丙烷,控制压力小于
0.4MPa,通完后于120℃保温1.8h老化至负压,降温出料,得到粗聚醚;
(2):将制得的粗聚醚加入反应釜中,采用水浴加热升温至45℃,再保温0.5小时;将6.7份质量比为2:1过硫酸铵和偶氮二异丁腈、3.2份质量比为2:1.3的巯基乙酸和巯基乙醇、水配制成A液;将5.6份质量比为1:1.2的抗坏血酸和甲醛合次硫酸氢钠、33.0份丙烯酸和0.7份苯酚醇头配制成B液;用滴加泵将A、B液滴加至反应釜中,其中A液滴加2小时,B液滴加1.5小时,制得聚醚类减水剂;再将7.3份质量比为1.3:1的碳酸氢钠和三异丙醇胺加入制得的减水剂中并补水至总质量为1000份,得到所需的聚醚类减水剂溶液,即为减水剂J1;
减水剂J2由以下步骤制备而成:
(1):在装有搅拌器、温度控制设备的高压反应釜中加入99.22份2‑甲氧基‑6‑烯丙基苯酚和1.2份氢氧化钠,氮气置换3次后开始抽真空至表压‑0.098MPa,然后升温至120℃开始真空脱水1.5h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止通入氮气,降温至115℃;开始向反应釜通入环状单体,向反应釜中通入83.91份环氧乙烷和55.42份环氧丙烷,控制压力小于0.4MPa,通完后于125‑140℃保温老化至负压,降温出料,得到粗聚醚;
(2):将粗聚醚置于反应釜中,氮气负压置换3次,升温至125℃搅拌1.7h,降温至90℃,后加入蒸馏水搅拌1h,边抽真空边升温至120℃,降温出料,得到成品聚醚;
(3):将制得的成品聚醚加入反应釜中,采用水浴加热升温至45℃;将5.9份质量比为1:
1的连二亚硫酸钠和焦亚硫酸钠的组合物、9.2份质量比为2:3的过硫酸铵和过氧化苯甲酰的组合物、4.3份质量比为1:3的巯基乙酸和巯基乙醇的组合物、水配制成A液;将158.37份乙烯基磺酸、1.0份2‑甲氧基‑6‑烯丙基苯酚及水配制成B液;用滴加泵分别将A液、B液滴加至反应釜中,其中A液滴加1.1小时,B液滴加1.7小时;滴加完A、B液后保温1小时制得聚醚类减水剂;
(4):将7.8份氢氧化钾加入制得的聚醚类减水剂中并补水至总质量为1000份,得到所需的聚醚类减水剂溶液,即为减水剂J2;
所述的超保坍降粘型保坍剂由以下步骤制备而成:(1):在装有搅拌器、温度控制设备的高压反应釜中加入18份2‑乙氧基‑3‑丁烯‑1‑醇和
0.8份四氢铝锂,氮气置换3次后开始抽真空至表压‑0.15MPa,然后升温至130℃开始真空脱水1h,接着向反应釜通入环氧丙烷305份,控制压力小于0.5MPa,通完后于140℃保温老化至负压,降温出料,得到2000分子量聚醚单体;
(2):将制得的聚醚单体加入反应釜中,采用水浴加热升温至55℃;将3.4份过硫酸铵和水配制成A液;将46.0份丙烯酸二乙酯、2份2‑乙氧基‑3‑丁烯‑1‑醇、4.6份亚硫酸氢钠、1.2份质量比为1:4.2的巯基丙酸和巯基乙酸、水配制成B液;用滴加泵分别将A液、B液滴加至反应釜中,其中A液滴加3小时,B液滴加2.5小时;滴加完A、B液后保温1小时,得到聚醚类保坍剂,将12.4份氢氧化钠加入制得的聚醚类保坍剂中并补水至总质量为1000份 ,即得所述超保坍降粘型保坍剂;
所述的稳定泵送剂为由泵送剂W1与泵送剂W2按比例1:1‑3:1配制而成;
泵送剂W1由以下步骤制备而成:
(1):在高压反应釜中加入25份环己基‑1,4‑二甲醇单乙烯基醚,加入0.10份四氢铝锂,然后于搅拌下,进行氮气置换4次,开启加热,升温至110℃,之后开始缓慢向反应器内通入
80份环氧乙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至100‑115℃,并维持恒温120℃,维持压力相对恒定在0.25MPa,并保温2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入0.12份氢氧化钾,缓慢向容器中通入240份环氧乙烷和13份二氟甲磺酸进行诱导反应,维持温度在125℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至80℃,抽真空脱气后,出料,得到分子量为400‑
600的不饱和中间体;
(2):将步骤(1)制备的不饱和中间体与350份的去离子水加入四口烧瓶中做底料,将30份丙烯酸加120份去离子水做A料,将1.2份质量比为1:2的巯基丙酸与巯基乙酸、4.5份次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升温至
35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3 C料后匀速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%的分散剂溶液,即为泵送剂W1;
泵送剂W2由以下材料制备而成:
(1):在高压反应釜中加入25份聚1,2丙二醇,加入0.10份四氢铝锂,然后于搅拌下,进行氮气置换4次,开启加热,升温至120℃,之后开始缓慢向反应器内通入80份环氧丙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至110‑150℃,并维持恒温130℃,维持压力相对恒定在
0.25MPa,并保温2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入0.12份氢氧化钾,缓慢向容器中通入240份环氧丙烷与15份2‑丙烷磺酸钠进行诱导反应,维持温度在135℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至110℃,抽真空脱气后,出料,得到分子量为400‑600的不饱和中间体;
(2):将步骤(1)制备的不饱和中间体与220份的去离子水加入四口烧瓶中做底料,将50份丙烯酸加120份去离子水做A料,将1.2份质量比为1:2的巯基丙酸与巯基乙酸、4.5份次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升温至
35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3 C料后匀速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%的聚合物溶液,即为泵送剂W2。
2.如权利要求1所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述的生物质焚烧灰的2
SiO2含量≥80%,吸水率≥10%,比表面积≥40000m/kg。
3.如权利要求2所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述生物质焚烧灰由稻壳灰、竹叶灰、玉米芯灰、秸秆灰、象草灰中的任意一种或几种组成。
4.如权利要求1所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述粘度改性矿物外加剂由粉煤灰微珠和矿渣微粉组成。
5.如权利要求4所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述的粉煤灰微珠需水量比≤95%,28天强度活性指数≥80%。
6.如权利要求4所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述的矿渣微粉含水率≤0.08%,28天强度活性指数≥100%。
7.如权利要求1所述的一种低收缩高性能混凝土,其特征在于:所述的陶砂粒度范围为
1 mm‑5mm,筒压强度≥8MPa,饱和面干吸水率≥9%。
说明书 :
一种低收缩高性能混凝土
技术领域
背景技术
较高的承重能力,对混凝土的强度及耐久性提出了严格的要求。高性能混凝土由于具有工
作性好、早期强度高、高韧性、高体积稳定性,高耐久性的特点,在现浇梁中具有广阔的应用
前景。
泵送;高性能混凝土胶凝材料用量大,导致早期水化速度快,自干燥程度高,自收缩大,极易
引起现浇梁出现裂缝。由于高性能混凝土较低的水胶比及致密结构的特点,传统养护方法
根本难以达到要求,因为外部水分很难进入混凝土内部,对收缩开裂抑制效果较低。采用内
养护的方法能较大程度降低高性能混凝土早期开裂问题。采用超吸水树脂进行内养护可以
明显降低混凝土的自收缩,但是超吸水树脂的密度较低,搅拌过程容易发生团聚,影响其在
水泥基材料中均匀分布及养护效果,不利于泵送,释水之后会在混凝形成孔洞,降低强度。
这些缺点都限制高性能混凝土在土木工程中的广泛应用。针对以上高性能混凝土存在的问
题,亟需提供一种低收缩高性能混凝土,使混凝土保有良好的工作性能、稳定泵送性能及长
期力学性能,同时能降低自收缩,抑制现浇梁早期开裂。
发明内容
浇梁及其他桥梁早期开裂。
配河砂500‑650份,陶砂60‑150份,5mm‑20mm连续级配碎石1000‑1150份,超分散高适应型减
水剂3.0‑6.5份,超保坍降粘型保坍剂1.0‑2.5份,稳定泵送剂0.5‑1.0份,水145‑170份。
40000m/kg。
升温至125℃开始真空脱水1h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止
通入氮气,降温至115℃开始连续通入61.0份环氧乙烷和242.1份环氧丙烷,控制压力小于
0.4MPa,通完后于120℃保温1.8h老化至负压,降温出料,得到粗聚醚;
基乙醇和水配制成A液;将5.6份质量比为1:1.2的抗坏血酸和甲醛合次硫酸氢钠、33.0份丙
烯酸和0.7份苯酚醇头配制成B液;用滴加泵将A、B液滴加至反应釜中,其中A液滴加2小时,B
液滴加1.5小时,制得聚醚类分散剂;再将7.3份质量比为1.3:1的碳酸氢钠和三异丙醇胺加
入制得的减水剂中并补水至总质量为1000,得到所需的聚醚类分减水剂溶液,即为减水剂
J1;
开始真空脱水1.5h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止通入氮气,
降温至115℃;开始向反应釜通入环状单体,向反应釜中通入83.91份环氧乙烷和55.42份环
氧丙烷,控制压力小于0.4MPa,通完后于125‑140℃保温老化至负压,降温出料,得到粗聚
醚;
甲酰的组合物、4.3份质量比为1:3的巯基乙酸和巯基乙醇的组合物及水配制成A液;将
158.37份乙烯基磺酸、1.0份2‑甲氧基‑6‑烯丙基苯酚及水配制成B液;用滴加泵分别将A液、
B液滴加至反应釜中,其中A液滴加1.1小时,B液滴加1.7小时;滴加完A、B液后保温1小时制
得聚醚类减水剂;
空脱水1h,接着向反应釜通入环氧丙烷305份,控制压力小于0.5MPa,通完后于140℃保温老
化至负压,降温出料,得到2000左右分子量聚醚单体。
1.2份质量比为1:4.2的巯基丙酸和巯基乙酸及水配制成B液;用滴加泵分别将A液、B液滴加
至反应釜中,其中A液滴加3小时,B液滴加2.5小时;滴加完A、B液后保温1小时,得到聚醚类
保坍剂,将12.4份氢氧化钠加入制得的聚醚类保坍剂中并补水至总质量为1000,即得所述
超保坍降粘型保坍剂。
器内通入80份环氧乙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至100‑115℃左右,并维持恒温
120℃,维持压力相对恒定在0.25MPa,并保温约2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入
0.12份氢氧化钾,缓慢向容器中通入240份环氧乙烷和13份二氟甲磺酸进行诱导反应,维持
温度在125℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至80℃,抽真空脱气后,出料,得到
分子量为400‑600左右的不饱和中间体;
次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升
温至35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3C料后匀
速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸
调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总
质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%左右的分散剂溶液,
即为泵送剂W1。
氧丙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至110‑150℃左右,并维持恒温130℃,维持压力
相对恒定在0.25MPa,并保温约2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入0.12份氢氧化
钾,缓慢向容器中通入240份环氧丙烷与15份2‑丙烷磺酸钠进行诱导反应,维持温度在135
℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至110℃,抽真空脱气后,出料,得到分子量为
400‑600左右的不饱和中间体;
次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升
温至35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3C料后匀
速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸
调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总
质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%左右的聚合物溶液,
即为泵送剂W2。
坍降粘型保坍剂1.0‑2.5份、稳定泵送剂0.5‑1.0份和水145‑170份均匀混合,制得混泥土拌
合物;
性能,降低施工难度,同时提高高性能混凝土的力学性能及体积稳定性。
机制,调控高性能混凝土内部相对湿度,降低自收缩,减少界面裂缝。同时,两种内养护材料
的协同作用使周围浆体水化更为充分,增加界面过渡区的强度,改善混凝土的力学性能。
制收缩开裂能力,同时降低成本,提供施工效率。
附图说明
具体实施方式
范围的限制。
制备,SiO2含量为85%,吸水率为12%,平均粒径为8μm,比表面积为48000m/kg;粉煤灰微珠
由湖北阳逻电厂提供,需水量比为88%,28天活性指数为85%;矿渣微粉由武汉华神智能科
技有限公司提供,含水率为0.06%,28天活性指数为108%;细度模数2.8,1mm‑5mm连续级配
河砂;陶砂由宜昌宝珠陶粒开发有限公司提供,桶压强度为9MPa,饱和面干吸水率为10%;
5mm‑20mm连续级配碎石;超分散高适应型减水剂由减水剂J1与减水剂J2按比例1:1‑1:5配
制而成;超保坍降粘型保坍剂;稳定泵送剂为泵送剂W1与泵送剂W2按比例1:1‑3:1配制而
成。
升温至125℃开始真空脱水1h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止
通入氮气,降温至115℃开始连续通入61.0份环氧乙烷和242.1份环氧丙烷,控制压力小于
0.4MPa,通完后于120℃保温1.8h老化至负压,降温出料,得到粗聚醚;
基乙醇和水配制成A液;将5.6份质量比为1:1.2的抗坏血酸和甲醛合次硫酸氢钠、33.0份丙
烯酸和0.7份苯酚醇头配制成B液;用滴加泵将A、B液滴加至反应釜中,其中A液滴加2小时,B
液滴加1.5小时,制得聚醚类分散剂;再将7.3份质量比为1.3:1的碳酸氢钠和三异丙醇胺加
入制得的减水剂中并补水至总质量为1000,得到所需的聚醚类分减水剂溶液,即为减水剂
J1;
开始真空脱水1.5h,之后继续通入氮气置换,并测氧含量,待氧含量合格后,停止通入氮气,
降温至115℃;开始向反应釜通入环状单体,向反应釜中通入83.91份环氧乙烷和55.42份环
氧丙烷,控制压力小于0.4MPa,通完后于125‑140℃保温老化至负压,降温出料,得到粗聚
醚;
甲酰的组合物、4.3份质量比为1:3的巯基乙酸和巯基乙醇的组合物及水配制成A液;将
158.37份乙烯基磺酸、1.0份2‑甲氧基‑6‑烯丙基苯酚及水配制成B液;用滴加泵分别将A液、
B液滴加至反应釜中,其中A液滴加1.1小时,B液滴加1.7小时;滴加完A、B液后保温1小时制
得聚醚类减水剂;
空脱水1h,接着向反应釜通入环氧丙烷305份,控制压力小于0.5MPa,通完后于140℃保温老
化至负压,降温出料,得到2000左右分子量聚醚单体。
1.2份质量比为1:4.2的巯基丙酸和巯基乙酸及水配制成B液;用滴加泵分别将A液、B液滴加
至反应釜中,其中A液滴加3小时,B液滴加2.5小时;滴加完A、B液后保温1小时,得到聚醚类
保坍剂,将12.4份氢氧化钠加入制得的聚醚类保坍剂中并补水至总质量为1000,即得所述
超保坍降粘型保坍剂。
器内通入80份环氧乙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至100‑115℃左右,并维持恒温
120℃,维持压力相对恒定在0.25MPa,并保温约2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入
0.12份氢氧化钾,缓慢向容器中通入240份环氧乙烷和13份二氟甲磺酸进行诱导反应,维持
温度在125℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至80℃,抽真空脱气后,出料,得到
分子量为400‑600左右的不饱和中间体;
次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升
温至35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3C料后匀
速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸
调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总
质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%左右的分散剂溶液,
即为泵送剂W1。
氧丙烷进行诱导反应,诱导过程中逐渐升温至110‑150℃左右,并维持恒温130℃,维持压力
相对恒定在0.25MPa,并保温约2小时,待反应器压力不再下降时,再次加入0.12份氢氧化
钾,缓慢向容器中通入240份环氧丙烷与15份2‑丙烷磺酸钠进行诱导反应,维持温度在135
℃,待反应容器内压力不再降低时,将温度降至110℃,抽真空脱气后,出料,得到分子量为
400‑600左右的不饱和中间体;
次亚磷酸钠及50份去离子水配成B料,将1.2份过硫酸铵加60份去离子水配成C料;水浴锅升
温至35℃后,将装入底料的四口烧瓶置于水浴锅内,一次性往四口烧瓶内加入1/3C料后匀
速滴加A料与B料,A料滴加3小时,B料滴加3小时10分钟,待反应进行到1.2小时后,用稀硫酸
调节反应釜内PH为5,然后一次性加入剩余C料,A料、B料滴加完毕后,加碱中和后,补水至总
质量为1000份,之后熟化1小时自然冷却至室温,合成质量分数为40%左右的聚合物溶液,
即为泵送剂W2。
实施例3中生物质焚烧灰由稻壳灰与秸秆灰按3:1混合制备;实施例4中生物质焚烧灰由稻
壳灰与象草灰按1:1混合制备;实施例5中生物质焚烧灰由竹叶灰与象草灰按2:1混合制备;
实施例6中生物质焚烧灰由稻壳灰、秸秆灰及象草灰按2:1:1混合制备。水泥均采用P·
O52.5普通硅酸盐水泥。
缩减少60%以上,混凝土具有良好的抗裂性能(抗裂等级)。
因为化学外加剂超分散高适应及超保坍降粘特性,能够改善高性能混凝土的工作性能,实
现内部结构紧密堆积,同时生物质焚烧灰与陶砂的协同内养护作用,调控高性能混凝土的
内部相对湿度,降低早期自收缩,减少混凝土表面裂缝。因此,本发明制备的低收缩高性能
混凝土在应用于现浇梁等土木工程,可提高其施工效率,有效降低收缩开裂的风险,并降低
成本,具有重要的经济与环境效益。
修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要
求范围当中。