一种热养护触发的低损伤及抗裂混凝土预制构件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热养护触发的低损伤及抗裂混凝土预制构件及其制备方法。所述混凝土预制构件通过热养护引发聚合的方式在混凝土中引入的高分子聚合物。制备方法为：将聚合物单体、交联剂和引发剂等组分充分混合后形成聚合物前驱体，在混凝土拌合过程中将聚合物前驱体直接掺入拌合料中，热养护引发聚合反应得到热养护触发的低损伤及抗裂混凝土预制构件。此制备方法简单、高效，高分子聚合物的引入有效缓解了混凝土在热养护环境下的热损伤，并且高分子聚合物可以有内养护的效果，抑制混凝土自收缩，降低开裂风险，同时赋予混凝土一定韧性。功能性装配式蒸养混凝土制备方法适用于装配式建造的结构配件的生产制作。式建造的结构配件的生产制作。

【技术实现步骤摘要】
一种热养护触发的低损伤及抗裂混凝土预制构件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料
，具体而言，涉及热养护触发的低热损伤及抗裂混凝土预制构件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着装配式关键技术的发展突破和国家的大力提倡，装配式建造必将是未来建筑行业的大方向。为了加快模板流转、提高生产效率，装配式构件生产工厂多数采用蒸汽养护的方式使构件较快的强度，蒸养温度一般在45～65℃。然而众多文献和实践结果表明，热养护虽然可以加速混凝土的早期强度增长，满足工厂快速生产的要求，但是由于养护温度的热作用在促进水泥水化的同时也会对混凝土造成热损伤，这主要表现在湿热作用下的混凝土水化产物分布不均匀、内部孔隙粗化，显著影响了混凝土的耐久性能和后期强度的发展，因此蒸养预制混凝土构件的性能问题有待解决。有研究表明，内养护的方法可以有效解决混凝土内部水化不足和孔隙劣质的问题，但是内养介质释水后留下的空洞会影响混凝土的后期强度。
[0003]中国专利CN201811475640.2公开了一种热损伤的胶凝材料，采用与水泥和高掺量粉煤灰子相结合，并加入了中细粉煤灰和超细粉煤灰，通过粉煤灰的分级活化，提供持续发展的强度，并对微结构缺陷进行修复。上述专利虽然可以在一定程度上弥补降低蒸养混凝土的热损伤，但其早期强度依旧较低，且在韧性方面没有提升。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供热养护触发的低热损伤及抗裂混凝土预制构件制备方法，此操作方法简单、高效，可以有效缓解热养护过程中的混凝土损伤，抑制混凝土自收缩，降低开裂风险，并赋予混凝土构件一定的韧性。
[0005]本专利技术提出一种简单、高效的方法，将高分子聚合物前驱体通过蒸养引发聚合的方法的引入混凝土中，可以有效缓解在热养护环境下的热损伤，并且高分子聚合物可以有内养护的效果，抑制混凝土自收缩，降低开裂风险，同时赋予混凝土一定韧性，适用于装配式建筑的结构配件的生产制作。
[0006]醚化海藻酸钠、丙烯酸和交联剂、热引发剂在高温的作用下可以交联成具超吸水特性的聚合物网络，本专利技术中直接将参与聚合前驱体直接掺入混凝土中，在热养护过程中发生热引发聚合反应后均匀交织分布于混凝土内部，聚合物网络不但可以提升混凝土的抗折性能，而且其吸释水特性使网络中的水分在混凝土水化时释出,通过促进水化优化混凝土中的粗化的孔结构，但是又不会留下宏观孔洞，综合提升混凝土的韧性和耐久性。本专利技术采用醚化海藻酸钠和丙烯酸作为单体,在引发剂、交联剂和热环境的综合作用之下单体交联聚合成网状结构，所得具有超吸水特性。丙烯酸可能会接枝海藻酸钠形成ESA
‑
AA共聚物，提升海藻酸钠基聚合物网络的吸释水性能。能够进一步提升混凝土中的内养护效果，从而
更缓解混凝土在热养护过程中的热损伤，综合提升混凝土的强度和韧性。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]本专利技术第一方面提供一种热养护触发的低热损伤及抗裂混凝土预制构件制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将聚合物单体、交联剂和引发剂混合，得到聚合物前驱体；
[0010]所述聚合物单体为醚化海藻酸钠和丙烯酸的混合物，
[0011](2)在混凝土拌合过程中直接将聚合物前驱体掺入混凝土拌合料中，充分搅拌后进行热养护，经聚合反应后得到低热损伤及抗裂混凝土预制构件。
[0012]进一步，所述聚合物单体质量为混凝土中水泥的0.5
‑
3wt％；醚化海藻酸钠和丙烯酸的质量比为1:3
‑
3:1。
[0013]进一步，所述醚化海藻酸钠的取代度D
S
＝0.4
‑
0.6。
[0014]进一步，所述交联剂为N,N亚甲基双丙烯酰胺，其用量为丙烯酸用量的0.02
‑
0.1wt％。
[0015]进一步，所述引发剂为过硫酸盐，其用量为丙烯酸的0.1
‑
0.2wt％。
[0016]更进一步，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或多种。
[0017]进一步，所述聚合物前驱体的制备方法如下：
[0018]A1、将氢氧化钠溶液加入到丙烯酸中，搅拌至充分反应，得到混合液A；称取一定质量的水和NaOH固体，将NaOH置入水中搅拌溶解并降至室温；
[0019]A2、将醚化海藻酸钠和交联剂加入正搅拌的混合液A中，充分混合后得到混合液B；
[0020]A3、将引发剂加入到混合液B中，充分搅拌后得到混合液C，即为聚合物前驱体，之后放置至少3h后使用。
[0021]更进一步，所述混合液A的中和度为50％
‑
80％。
[0022]进一步，所述聚合物前驱体中的自由水作为拌合水被计算进混凝土的拌合水中。
[0023]进一步，所述混凝土拌合料包括：水泥300
‑
400份，水150
‑
170份，河砂750
‑
800份，碎石1000
‑
1100份，减水剂3
‑
6份。
[0024]进一步，所述热养护条件为相对湿度95
±
2％、温度40
‑
80℃。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]1.本专利技术的热养护触发聚合的聚合物可以在蒸养过程中吸纳水分，在水泥快速水化过程中在内部及时提供水分，有效缓解热养护过程中的混凝土损伤，且聚合物网络不会因释水而留下宏观孔洞，提高热养护混凝土构件后期强度和耐久性能；
[0027]2.本专利技术的热养护触发聚合的聚合物能够保留水分，在养护后的混凝土内部与聚合物出现湿度差时释放水分，供混凝土继续水化，以此抑制混凝土自收缩，降低开裂风险，防止混凝土开裂；
[0028]3.本专利技术的热养护触发聚合的聚合物交织在混凝土内部，由于聚合物的弹性模量远高于混凝土材料，故可以赋予混凝土构件一定的韧性。
具体实施方式
[0029]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0030]实施例中，所述水泥为硅酸盐PI 42.5水泥；所述碎石粒径为5
‑
20mm；所述河砂粒径为2
‑
5mm；所述减水剂为聚羧酸系减水剂；所述海藻酸钠的取代度(D
S
)为0.5。
[0031]实施例1
[0032](1)聚合物混合液配制：称取50份去离子水和0.082份NaOH固体，将NaOH置入水中搅拌溶解并降至室温；另称取0.375份丙烯酸，并将澄清的NaOH溶液缓慢加入到丙烯酸中，搅拌至充分反应，得到混合液A，溶液A的中和度为50％；称取1.125份醚化海藻酸钠和0.000075份N,N亚甲基双丙烯酰胺，并依次缓慢加入正搅拌的混合液A中，充分混合后得到混合液B；称取0.000375份过硫酸铵，并加入到混合液B中，充分搅拌后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热养护触发的低热损伤及抗裂混凝土预制构件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚合物单体、交联剂和引发剂混合，得到聚合物前驱体；所述聚合物单体为醚化海藻酸钠和丙烯酸的混合物，(2)在混凝土拌合过程中直接将聚合物前驱体掺入混凝土拌合料中，充分搅拌后进行热养护，经聚合反应后得到低热损伤及抗裂混凝土预制构件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物单体质量为混凝土中水泥的0.5
‑
3wt％；醚化海藻酸钠和丙烯酸的质量比为1:3
‑
3:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醚化海藻酸钠的取代度D
S
＝0.4
‑
0.6。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述交联剂为N,N亚甲基双丙烯酰胺，其用量为丙烯酸用量的0.02
‑
0.1wt％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸盐，其用量为丙烯酸的0.1
‑
0.2wt％。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，于肖雷，贺行洋，苏英，刘泽，霍佳腾，程博漫，王福龙，王铁，唐袁珍，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：