一种混凝土的外加剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种混凝土的外加剂及其制备方法和应用，所述外加剂包括脱氧核糖核酸溶液和柑橘多酚溶液，其中各组分按如下质量百分比计：脱氧核酸核酸溶液20％～25％、柑橘多酚的溶液75％～80％。本发明的混凝土的外加剂可以吸附于水泥熟料颗粒表面，阻止水与水泥的接触，产生水化反应，并且会吸附于水化产物C‑S‑H凝胶表面，抑制C‑S‑H凝胶的生长，从而降低水泥水化放热速率。并且会与溶液中自由钙离子产生络合作用，降低溶液中自由钙离子的浓度，延缓Ca(OH)2过饱和溶液的形成来延缓水泥水化降低了水泥水化放热速率，因此能够降低混凝土内部温度梯度，减少温度应力，进而降低混凝土产生热裂缝的风险。

权利要求

1. 一种混凝土的外加剂，其特征在于，所述外加剂包括脱氧核糖核酸溶液和柑橘多酚溶液，其中各组分按如下质量百分比计：脱氧核糖核酸溶液20%～25%、柑橘多酚溶液75%～

80%；脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4 g/L。

2.根据权利要求1所述的混凝土的外加剂，其特征在于，所述的脱氧核糖核酸的结构为单链结构。

3.根据权利要求1所述的混凝土的外加剂，其特征在于，脱氧核糖核酸为长度20 80个~碱基的脱氧核糖核酸。

4.一种根据权利要求1‑3任一所述的混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将脱氧核糖核酸作为溶质，离心，使脱氧核糖核酸聚集至管底，加入适量的溶剂水使脱氧核糖核酸充分溶解，得到脱氧核糖核酸溶液；

（2）将柑橘多酚加入水溶液中，搅拌均匀，静置，得到柑橘多酚溶液；

（3）步骤（1）得到的脱氧核糖核酸溶液与步骤（2）得到的柑橘多酚溶液混合，即得外加剂。

5.根据权利要求4所述的混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，离心条件为3000 4000转/分钟的转速下，离心大于等于1分钟。

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6.一种根据权利要求1‑3任一所述的混凝土的外加剂在降低水泥水化放热速率中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用的方法为将外加剂与水泥混合，掺入混凝土中。

说明书

一种混凝土的外加剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种建筑材料混凝土外加剂领域，尤其涉及一种混凝土的外加剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 随着土木工程基础设施建设的飞速发展，对大型建筑(高层建筑、港口、大坝、大型桥梁等)的需求日益增多，大体积混凝土在土木工程施工中的应用越来越普遍。然而，大体积混凝土施工中温度裂缝问题一直是一个关键难题。由于大体积混凝土的截面尺寸较大以及导热性较差的原因，浇筑过程中大量的水化热无法快速释放到结构外部，混凝土浇筑后结构内外温差较大，结构自身将产生较大的温度应力，且该温度应力正好出现在混凝土凝固的早期，温度应力极易超过混凝土的极限强度，造成大体积混凝土结构的早期开裂。

[0003] 基于上述原因，针对大体积混凝土温度裂缝问题，现在亟需一种降低水泥水化放热速率的外加剂来降低混凝土内部温度梯度，减少温度应力，从而降低混凝土产生热裂缝的风险。

发明内容

[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种无毒、生物环保、制备工艺简单、降低水泥水化放热速率的混凝土的外加剂；本发明的另一个目的是提供一种混凝土的外加剂的制备方法；本发明的再一个目的是提供一种混凝土的外加剂在降低水泥水化放热速率中的应用。

[0005] 技术方案：本发明的一种混凝土的外加剂，所述外加剂包括脱氧核糖核酸溶液和柑橘多酚溶液，其中各组分按如下质量百分比计：脱氧核酸核酸溶液20％～25％、柑橘多酚的溶液75％～80％；脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0006] 进一步地，所述的脱氧核糖核酸的结构为单链结构。

[0007] 进一步地，脱氧核糖核酸为长度20～80个碱基的脱氧核糖核酸。

[0008] 进一步地，脱氧核糖核酸是由四种碱基包括鸟嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤、胞嘧啶按顺序构成，其具有特定的碱基序列或者是多种碱基序列的混合物。

[0009] 另一方面，本发明的上述混凝土的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

[0010] (1)将脱氧核糖核酸作为溶质，离心，使脱氧核糖核酸聚集至管底，加入适量的溶剂水使脱氧核糖核酸充分溶解，得到脱氧核糖核酸溶液；

[0011] (2)将柑橘多酚加入水溶液中，搅拌均匀，静置，得到柑橘多酚溶液；

[0012] (3)步骤(1)得到的脱氧核糖核酸溶液与步骤(2)得到的柑橘多酚溶液混合，即得外加剂。

[0013] 进一步地，步骤(1)中，离心条件为3000～4000转/分钟的转速下，离心大于等于1分钟。

[0014] 进一步地，步骤(1)中，脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0015] 更进一步地，步骤(3)中，按如下质量百分比混合脱氧核糖核酸溶液和柑橘多酚溶液：脱氧核酸核酸溶液20％～25％、柑橘多酚的溶液75％～80％。

[0016] 另一方面，本发明提供一种上述的混凝土的外加剂的在降低水泥水化放热速率中的应用。

[0017] 进一步地，所述应用的方法为将外加剂与水泥混合，掺入混凝土中。外加剂在水泥中的掺杂量为2～8％；优选为4～8％。

[0018] 本发明的外加剂利用脱氧核糖核酸骨架上的串联重复磷酸根与柑橘多酚的酚羟基基团产生协同作用，使得串联重复磷酸根表面负电荷增多，增强了外加剂分子在水泥熟料颗粒表面的吸附作用，抑制了水化产物C‑S‑H凝胶的生长来延缓水泥水化，从而导致了水泥水化放热速率的降低。其中脱氧核糖核酸的作用主要是提供磷酸根，脱氧核糖核酸无论为何种碱基序列，只要能够提供磷酸根，就能达到本发明目的。而且脱氧核糖核酸骨架上的串联重复磷酸根和柑橘多酚的酚羟基基团在静电作用下会相互吸附，与溶液中自由钙离子产生络合作用，共同降低溶液中自由钙离子的浓度，延缓Ca(OH)2过饱和溶液形成来延缓水泥水化，使得水泥水化放热速率降低，从而降低混凝土内部温度梯度，减少温度应力，进而降低混凝土产生热裂缝的风险。

[0019] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明制备无毒、生物环保、工艺简单，操作方便。

附图说明

[0020] 图1为实施例1‑3和对比例1制备的外加剂对水泥水化放热速率评价结果；

[0021] 图2为实施例4‑6和对比例1制备的外加剂对水泥水化放热速率评价结果。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

[0023] 实施例1

[0024] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0025] 所述外加剂是由以下方法制备的：将脱氧核糖核酸作为溶质，在3000～4000转/分钟的转速下离心1分钟，使脱氧核糖核酸聚集至管底，加入适量的溶剂水，盖紧管盖，旋转震荡混匀即放置30min～1h直至充分溶解。同时将柑橘多酚加入水溶液中，搅拌均匀，静置20分钟。最终将脱氧核糖核酸溶液和柑橘多酚溶液按照比例混合均匀，即得。

[0026] 取0.2g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.8g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0027] 实施例2

[0028] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0029] 使用与实施例1相同的制备方法制备外加剂。

[0030] 取0.4g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.6g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0031] 实施例3

[0032] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0033] 使用与实施例1相同的制备方法制备外加剂。

[0034] 取0.8g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.2g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0035] 实施例4

[0036] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0037] 使用与实施例1相同的制备方法制备外加剂。

[0038] 取0.2g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.8g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0039] 实施例5

[0040] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0041] 使用与实施例1相同的制备方法制备外加剂。

[0042] 取0.4g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.6g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0043] 实施例6

[0044] 本实施例的外加剂由脱氧核糖核酸和柑橘多酚水溶液均匀混合而成，且各组分按质量百分比配置如下：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％。脱氧核糖核酸溶液的浓度为615mg/L，柑橘多酚溶液的浓度为4g/L。

[0045] 使用与实施例1相同的制备方法制备外加剂。

[0046] 取0.8g按照上述方案制备的外加剂溶液，将其加入2.2g的水中混合均匀，将其加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100～250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0047] 对比例1

[0048] 将3g的水加入10g的水泥当中，并用电动搅拌机不断搅拌，搅拌速率为100‑250r/min，最后使用美国TA公司TAM‑AIR等温量热仪测试水泥水化速率，测试温度为20℃，测试对象为水泥浆体，水胶比为0.3。

[0049] 测试实例1至6对水泥水化热速率峰值及混凝土性能的影响，结果见表1。

[0050] 表1实施例1至6对水泥水化热速率峰值及混凝土性能的影响

[0051]

[0052]

[0053] 由表1可以看出，随着外加剂掺量的增加，水泥水化放热速率峰值逐渐降低。当外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％时，外加剂掺量2％、4％、8％，与不掺入外加剂的水泥水化放热速率峰值相比降低分别为4.38％、8.12％、10.09％。
外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％时，外加剂掺量2％、
4％、8％，与不掺入外加剂的水泥水化放热速率峰值相比降低分别为5.43％、8.58％、
11.12％。由此可见，外加剂对水泥水化放热速率峰值有明显的抑制作用，并且随着外加剂掺量的增加，抑制效果也随之增加。

[0054] 由表1可以看出，当外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％时，外加剂掺量2％、4％、8％，外加剂掺量2％、4％、8％，与不掺入外加剂的3天水泥净浆抗压强度相比降低分别为4.91％、2.90％、7.83％。外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％时，外加剂掺量2％、4％、8％，与不掺入外加剂的3天水泥净浆抗压强度相比降低分别为4.55％、9.01％、10.34％。由此可见，外加剂的掺入降低了3天水泥净浆的抗压强度。

[0055] 当外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液20％、柑橘多酚的溶液80％时，外加剂掺量2％、4％、8％，与不掺入外加剂的28天水泥净浆抗压强度相比分别为上升了0.56％、上升了2.71％、降低了2.65％。外加剂质量百分比为：脱氧核酸核酸溶液25％、柑橘多酚的溶液75％时，外加剂掺量2％、4％、8％，与不掺入外加剂的28天水泥净浆抗压强度相比分别为上升了2.74％、上升了0.33％、降低了4.50％。由此可见，外加剂为2％、4％掺量时，增加了28天的水泥净浆抗压强度、外加剂为8％掺量时，降低了28天的水泥净浆抗压强度。

[0056] 所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。