基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂及其制备方法，解决了现有大掺量矿物掺合料混凝土存在的早期强度低，养护依赖性大，干燥收缩较大的问题。本发明专利技术添加剂由有机无机载体5‑30重量份和功能吸附剂70‑95重量份组成，其中，所述有机无机载体由有机高吸水树脂和无机多孔废弃物组成，所述功能吸附剂为浓度为0.2‑0.6mol/L的水溶液。本发明专利技术原料简单易得、使用方便、掺加量低、吸附性好、无需养护的前提下早期强度高、干燥收缩小，适用于掺量大于30％的大掺量矿物掺合料混凝土。

Functional concrete additive based on organic and inorganic carrier and its preparation method

The invention discloses a functional concrete additive based on organic and inorganic carrier and its preparation method, and solves the problems of low early strength, large curing dependence and large drying shrinkage in the existing concrete admixture of large amount of mineral admixture. The invention is composed of an organic inorganic carrier 5 and a 30 weight portion and a functional adsorbent 70 weight 95, in which the organic inorganic carrier is composed of an organic high water absorbent resin and an inorganic porous waste, and the functional adsorbent is a water solution of 0.2 0.6mol/L. The invention has the advantages of simple and easy to get, convenient use, low addition amount, good adsorbability and no maintenance, which has high early strength and small drying shrinkage, and is suitable for the concrete with large amount of mineral admixture of more than 30%.

【技术实现步骤摘要】
基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂及其制备方法
本专利技术涉及一种混凝土添加剂，具体的说是一种基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂。
技术介绍
随着从农业大国转变为工业大国，我国面临着工业排放污染，废渣利用率低的环境资源问题。以电厂及矿业排放的粉煤灰及矿渣为例，我国水淬矿渣产量约8000万-1亿吨，粉煤灰年产量已达1.8亿吨，到2020年预计将达5亿吨。工业废渣的巨大排放量及低回收利用率，不仅加剧了环境污染，同时也造成了资源的浪费。大掺量矿物掺合料混凝土属于绿色建筑材料，其不仅可改善混凝土的某些性能，同时可促进工业废渣的回收利用，降低环境负荷，符合我国可持续发展道路。大掺量矿物掺合料混凝土一般是指粉煤灰、矿渣等单掺时不小于胶凝材料总重的30％，复掺时粉煤灰与矿渣掺量之和不小于胶凝材料总重的50％。目前，美国的商品混凝土内粉煤灰的掺量已达35％以上，英国已将粉煤灰掺量60-80％的混凝土用于路面等工程，日本世界最大悬索桥(明石跨海大桥)的主桥墩混凝土矿物掺合料用量高达80％，中国的三峡水电站大坝内部混凝土采用的粉煤灰掺量达45％。然而，大掺量矿物掺合料高性能混凝土存在早期强度低，养护依赖性大，干燥收缩较大的缺陷，这在一定程度上阻碍了其推广应用。相关研究表明，矿渣水泥混凝土的干燥收缩是普通混凝土的1.6-2.1倍，而掺加30％粉煤灰的混凝土干燥收缩也相应增大。因此，国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》对大掺量矿物掺合料混凝土的养护制度做了相应规定，浇筑后立即覆盖并加湿养护，养护至现场混凝土强度不低于28d标准强度的50％，且不少于7d。然而，传统的养护方式效率有限，且常因人工养护不到位导致效果打折扣。另一方面，现有的内养护技术通过内养护剂(主要为高吸水树脂或陶砂)预吸水向混凝土内部引入水分，释水后会在混凝土内部产生孔隙，且水分快速释放，无法调控，易导致在混凝土内部产生更多连通毛细孔，因而并不能从根本上解决大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度问题。因此，为解决大掺量矿物掺合料混凝土存在的上述问题，迫切需要一种可同时解决其早期强度低，养护依赖性大，干燥收缩较大问题的混凝土添加剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种原料简单、易于生产、掺加量低、吸附性好、无需养护的前提下早期强度高、干燥收缩小，适用于大掺量矿物掺合料混凝土的基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂。本专利技术还提供一种工艺简单、易于制备、生产成本低的上述功能型混凝土添加剂的制备方法。本专利技术功能型混凝土添加剂由有机无机载体5-30重量份和功能吸附剂70-95重量份组成，其中，所述有机无机载体由有机高吸水树脂和无机多孔废弃物组成，所述功能吸附剂为浓度为0.2-0.6mol/L的水溶液。所述功能吸附剂为水玻璃溶液、氢氧化钾溶液、硝酸钠溶液或三乙醇胺溶液中的至少一种。所述有机无机载体中机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比为1-9:9-1。所述有机无机载体中有机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比优选为3-7:7-3，在水泥基材料中的用量(占胶凝材料干重量比)为0.44％-4％。所述有机高吸水树脂为聚丙烯酸丙烯酰胺类树脂蒙脱土改性树脂、羽毛蛋白/大豆蛋白合成树脂、海藻酸合成树脂中的至少一种，其饱和吸水倍率大于等于100g·g-1，粒径为0.1-0.2mm。所述的无机多孔废弃物为淤污泥烧制陶砂、废弃多孔陶瓷或钢渣中的至少一种，其最大吸水率大于等于20％，粒径为0.075-2.36mm。上述功能型混凝土添加剂的制备方法，包括以下方法1)将有机高吸水树脂及无机多孔废弃物在球磨罐中预混后储存于密闭容器内制得有机无机载体；2)用去离子水配制功能吸附剂，浓度为0.2-0.6mol/L，温度环境20-30℃；3)将步骤1)得到的有机无机载体5-30重量份及步骤2)得到的功能吸附剂70-95重量份在容器内混合吸附，温度环境20-30℃，得到混合物；4)将步骤3)得到的混合物在球磨罐中分散混合后储存于密闭容器内待用，得到功能型混凝土添加剂。所述功能吸附剂为水玻璃溶液、氢氧化钾溶液、硝酸钠溶液或三乙醇胺溶液中的至少一种。所述有机无机载体中机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比为1-9:9-1。为解决
技术介绍
中存在的问题，专利技术人考虑向大掺量矿物掺合料混凝土中加入添加剂，所述添加剂包括有机无机载体和功能性吸附组成，其作用原理为：利用有机无机载体的吸附作用，以负载对混凝土有益的功能组分—吸附剂溶液制成湿剂型混凝土添加剂，该添加剂掺加到混凝土内部后其所含的对混凝土有益的功能组分及水分会逐渐释放出来，从而起到促进混凝土早期强度发展及降低收缩的作用。进一步的，专利技术人对载体的选择不再使用单一的有机或无机载体，而是将两者组合使用，这是考虑无机多孔废弃物具有物理吸附作用，但存在吸水倍率过低、吸水速度过慢等问题，而有机高吸水树脂具有化学吸附作用，存在早期释水过快、释水后产生宏观孔洞等问题，当两者混合使用时，能够发挥互补作用(保证较高的吸水倍率、较快的吸水速率，减缓早期过快释水，减少宏观孔洞数量)，因此解决了各自单独使用存在的问题，达到解决大掺量矿物掺合料混凝土早期强度低，养护依赖性大，干燥收缩大的目的。所述有机无机载体中机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比为1-9:9-1，优选为3-7:7-3，高吸水树脂含量过多易导致强度负面影响，过少会导致养护效率不足。进一步，所述功能吸附剂为离子型溶液，负载于有机无机载体上，掺加到混凝土内部后具有以下多重功能：(1)功能吸附剂为溶液型，吸附于载体后加入混凝土中，可将其含有的水分释放出来，从而起到促进混凝土早期强度发展及降低收缩的作用，避免了后期养护时，通过养护剂预吸水向混凝土内部引入水分导致了孔隙产生的强度负面影响。(2)功能吸附剂可根据需要选择具有相应功能的水玻璃溶液、氢氧化钾溶液、硝酸钠溶液或三乙醇胺溶液，甚至阻锈剂或相变材料的溶剂，其自身含有特性对付于混凝土相应有益的功能；(3)作为离子型溶液的功能吸附剂可保证有机高吸水树脂与水泥浆体之间的平衡交换状态，使其内部所含水分不会迅速释放(因混凝土早期内部水分充沛，不需过多水分养护)，而是随着混凝土内部离子及湿度环境发展在中后期有序释放。无机多孔废弃物内部所负载的功能吸附剂一部分在混凝土早期拌合时由于机械搅拌释放，而另一部分则在混凝土水化中后期由于水分消耗在毛细管力作用下释放(释水过程偏于后期)。而有机高吸水树脂则主要受水泥浆体内部的离子渗透压控制释水(释水过程偏于早期)，基于有机无机载体的不同吸附/脱附性能的共同作用，负载特定浓度的功能吸附剂，使载体内部的吸附剂及水分在混凝土不同发展阶段有序释放，充分提高作用效率，从而有效解决大掺量矿物掺合料混凝土早期强度，内部养护及干燥收缩的问题。所述功能吸附剂为浓度限定为0.2-0.6mol/L的水溶液，浓度过高会导致有机无机载体吸水倍率不足，过低会导致有机无机载体过快释水。本专利技术功能型混凝土添加剂在混凝土中的掺量(占混凝土胶凝材料的重量比)按下式计算：式中，所述ω为有机无机载体掺量；所述mp为无机多孔废弃物干重；所述ms为有机高吸水树脂干重。有益效果：本专利技术功能型混凝土添加剂具有原料简单易得、使用方便、掺加量低、吸附性好、无需养护的前提下早期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，由有机无机载体5‑30重量份和功能吸附剂70‑95重量份组成，其中，所述有机无机载体由有机高吸水树脂和无机多孔废弃物组成，所述功能吸附剂为浓度为0.2‑0.6mo l/L的水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，由有机无机载体5-30重量份和功能吸附剂70-95重量份组成，其中，所述有机无机载体由有机高吸水树脂和无机多孔废弃物组成，所述功能吸附剂为浓度为0.2-0.6mol/L的水溶液。2.如权利要求1所述的基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，所述功能吸附剂为水玻璃溶液、氢氧化钾溶液、硝酸钠溶液或三乙醇胺溶液中的至少一种。3.如权利要求1所述的基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，所述有机无机载体中有机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比为1-9:9-1。4.如权利要求3所述的基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，所述有机无机载体中有机高吸水树脂与无机多孔废弃物的干重量比优选为3-7:7-3。5.如权利要求1-3任一项所述的基于有机无机载体的功能型混凝土添加剂，其特征在于，所述有机高吸水树脂为聚丙烯酸/聚丙烯酰胺树脂、有机蒙脱土改性树脂、羽毛蛋白/大豆蛋白合成树脂或海藻酸合成树脂中的至少一种，其饱和吸水倍率大于等于100g·g-1，粒径为0.1-0.2mm。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，贺行洋，王发洲，苏英，郑正旗，黄健翔，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42