一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，由如下质量百分含量的组分混合而成：0.01％～3％核酸、0％～0.003％三羟甲基氨基甲烷、0％～0.003％乙二胺四乙酸、0％～0.003％盐酸以及水余量；所述核酸骨架上串联有重复碱基结构。本发明专利技术外加剂无毒无害，是一种成本低廉、制备简单、易于保存，且有效期长的环境友好型外加剂；经过实验验证，在水泥混凝土材料中添加本发明专利技术外加剂后其28天抗拉强度比不添加外加剂的水泥混凝土材料提高了13.7％～44.6％，同时拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了13.5％～44.4％，360天后的抗拉强度比不添加外加剂的水泥混凝土材料提高了12.3％～24.6％，同时拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了11.5％～24.4％。

An admixture for improving the cracking resistance of cement based materials and their preparation methods and Applications

The invention discloses a method for improving crack resistance of cement based material additive is composed of the following content component mixture: 0.01% ~ 3%, 0% ~ 0.003% nucleic acid three Tris EDTA, 0% ~ 0.003%, 0% ~ 0.003% hydrochloric acid and water margin; the nucleic acid skeleton in series with a repeat base structure. The present invention is non-toxic additives, is a kind of low cost, simple preparation, easy preservation, environmental friendly and effective additive for long period; after experimental verification, the invention added admixture in cement and concrete materials in 28 days after the tensile strength of cement concrete material adding additives is increased by 13.7% to 44.6%, at the same time tension compression ratio (tensile / compressive strength) increased from 13.5% to 44.4%, the tensile strength of 360 days increased by 12.3% ~ 24.6% than cement concrete material without adding admixture, and tension compression ratio (tensile strength / compressive strength increased from 11.5% to 24.4%).

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，还涉及上述外加剂的制备方法和应用，属于水泥混凝土材料

技术介绍
水泥基材料是当今土木工程领域用途最广、用量最大的建筑材料之一，发挥着其他材料无法替代的功能和作用。但是，水泥基材料是典型的脆性材料，其抗压强度高，抗拉强度相较于抗压强度低得多。在实际工程应用中，水泥混凝土材料由于应力集中或者受力不均匀等原因出现许多的裂纹，这会直接导致结构的耐久性和可靠性下降。目前人们都是通过添加外加剂来提升水泥混凝土材料的抗裂性能。专利CN104609759B报道了一种由有机聚合物核作为内层，无机复合氧化物或有机官能团共价连接的无机复合氧化物作为外层的外加剂，该外加剂能够提高水泥基材料抗拉强度，但是制备过程比较复杂；专利CN1326795C采用亚硝酸钙、萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸钙等制备出了能提高混凝土抗折强度的外加剂，然而此方法使用的物料，如亚硝酸盐钙是致癌物质，对于环境破坏极大；专利CN103130436A提出采用石墨烯和氧化石墨烯来改性水泥基材料，能够提高水泥基材料的抗折、抗拉强度，但是该材料制备成本过高，不能在工程中广泛使用。另外现有能提高水泥基材料抗裂性能的外加剂在提高水泥基材料抗裂性能的同时会降低水泥基材料的抗压强度。因此，一种制备工艺简单、成本低廉、环境友好，且能显著提升水泥基材料抗拉强度和拉压比的外加剂的开发很有必要。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，该外加剂能显著提升水泥基材料的抗拉强度和拉压比。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂的制备方法。本专利技术最后要解决的技术问题是提供上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂在增强水泥基材料抗裂性能和拉压比方面的应用。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段如下：一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，由如下质量百分含量的组分混合而成：0.01％～3％核酸、0％～0.003％三羟甲基氨基甲烷、0％～0.003％乙二胺四乙酸、0％～0.003％盐酸以及水余量；所述核酸骨架上串联有重复碱基结构。其中，所述核酸为长度20～2000个碱基的脱氧核糖核酸。其中，所述核酸结构为线状结构、环状结构、单链结构、双链结构或单双链混合结构。上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将配方量的三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和盐酸加入到水中，充分搅拌后得到核酸缓冲液；三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和盐酸配制得到稳定的核酸缓冲液，核酸缓冲液能够有效保证核酸在溶液中的活性；步骤2，将配方量的核酸加入到步骤1的核酸缓冲液中，将混合液置于水浴中，充分搅拌后得到核酸分散液，将核酸分散液冷藏待用，温度过高容易导致核酸失效，因此冷藏保存来保证核酸的活性。其中，步骤2中，所述水浴的温度不高于25℃。上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂在增强水泥基材料抗裂性能和拉压比方面的应用。其中，将制备好的外加剂加入到水泥基材料的拌合水中，于≤30℃下搅拌均匀后，将含有外加剂的拌合水等分成2份依次加入到水泥基材料中，每次加入后搅拌一段时间充分混合。其中，水泥基材料中外加剂的掺杂量为水泥基材料质量的0.001％～0.5％。其中，搅拌时间为60～120s。同现有技术相比，本专利技术技术方案所具有的有益效果为：本专利技术外加剂无毒无害，是一种成本低廉、制备简单、易于保存，且有效期长的环境友好型外加剂；经过实验验证，在水泥混凝土材料中添加本专利技术外加剂后其28天抗拉强度比不添加外加剂的水泥混凝土材料提高了13.7％～44.6％，同时拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了13.5％～44.4％，90天后抗拉强度比不添加外加剂的混凝土提高了13.5％～44.2％，同时拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了13.2％～43.6％；360天后的抗拉强度比不添加外加剂的水泥混凝土材料提高了12.3％～24.6％，同时拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了11.5％～24.4％；本专利技术外加剂在提高水泥基材料抗裂性能的同时还能有效保证水泥基材料的抗压强度，不会造成水泥基材料的抗压强度的降低；最后本专利技术外加剂还能使水泥基材料中的外加剂掺量大幅降低；通过本专利技术外加剂能够得到一种具有高抗拉强度和高抗压比的水泥混凝土材料，进而提高水泥混凝土结构的耐久性和可靠性。附图说明图1为在水泥基材料中加入核酸后水泥水化产物的微观结构图。具体实施方式以下本专利技术的技术方案做进一步说明，但是本专利技术所要求保护的范围并不局限于此。实施例1本专利技术用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，由核酸、三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸、盐酸和水混合而成；外加剂中各组分的质量百分含量为：核酸0.01％，三羟甲基氨基甲烷0.002％，乙二胺四乙酸0.002％，盐酸0.002％，余量为蒸馏水；核酸为长度500个碱基的脱氧核糖核酸，核酸结构为单链结构。上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将配方量的三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和盐酸加入到蒸馏水中，匀速搅拌10min后再超声分散5min得到核酸缓冲液；步骤2，将配方量的核酸缓慢加入加入到步骤1的核酸缓冲液中，慢速搅拌10min后再超声分散5min，超声分散过程中，混合液外部的水浴温度不超过25℃，得到核酸分散液，将核酸分散液冷藏待用。上述用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂的应用：将得到的核酸分散液(外加剂)加入水泥基材料的拌合水中，匀速搅拌10～15min后再超声分散5～10min，超声分散过程中，混合液外部的水浴温度不超过30℃；将含有外加剂的拌合水等分成2份依次加入到水泥基材料中，每次加入后搅拌60～120s充分混合。实验方法：原材料选用中国水泥厂生产的海螺牌PII：42.5硅酸盐水泥、细度模数为2.5的河沙、5～15mm连续级配的碎石，水灰比为0.5，每m3混凝土的配合比为：水泥336kg，水168kg，河沙650kg以及碎石1220kg；制作的试件尺寸以及力学性能测试方法均参照标准GBT50081-2002。将实施例1的外加剂加入到该水泥混凝土材料中，外加剂的加入量为水泥混凝土材料质量的0.005％，经过实验验证，与未添加外加剂的试件相比，添加本实施例1外加剂的水泥混凝土材料的28d抗拉强度提高了19.3％，拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了19.1％，90天抗拉强度提高了18.6％，拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了18.5％；180天抗拉强度提高了17.6％，拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了17.5％；360天抗拉强度提高了15.5％，拉压比(抗拉强度/抗压强度)提高了15.4％。说明本专利技术外加剂能显著提升水泥基材料的抗拉强度和拉压比，且有效期长。实施例2本专利技术用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，由核酸、三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸、盐酸和水混合而成；外加剂中各组分的质量百分含量为：核酸0.05％，三羟甲基氨基甲烷0.002％，乙二胺四乙酸0.002％，盐酸0.002％，余量为蒸馏水；核酸为长度500个碱基的脱氧核糖核酸，核酸结构为单链结构。实施例2外加剂的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，其特征在于：由如下质量百分含量的组分混合而成：0.01％～3％核酸、0％～0.003％三羟甲基氨基甲烷、0％～0.003％乙二胺四乙酸、0％～0.003％盐酸以及水余量；所述核酸骨架上串联有重复碱基结构。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，其特征在于：由如下质量百分含量的组分混合而成：0.01％～3％核酸、0％～0.003％三羟甲基氨基甲烷、0％～0.003％乙二胺四乙酸、0％～0.003％盐酸以及水余量；所述核酸骨架上串联有重复碱基结构。2.根据权利要求1所述的用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，其特征在于：所述核酸为长度20～2000个碱基的脱氧核糖核酸。3.根据权利要求2所述的用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂，其特征在于：所述核酸结构为线状结构、环状结构、单链结构、双链结构或单双链混合结构。4.一种权利要求1所述的用于提高水泥基材料抗裂性能的外加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将配方量的三羟甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸和盐酸加入到水中，充分搅拌后得到核酸缓冲液；步骤2，将配方量的核酸加入到步骤1的核酸缓冲液中，将混合液置于水浴中，充分搅拌后得到核酸分散液，将核酸分散液...

【专利技术属性】
技术研发人员：职芳芳，高颂，蒋林华，金鸣，储洪强，姜少博，卢梦婷，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32