一种固碳抗裂外加剂及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了固碳抗裂外加剂及其制备方法和使用方法，属于水泥基材料外加剂领域。本发明专利技术以质量百分比计，外加剂由80％～90％MAA粉末和10％～20％BBP粉末组成。制备方法为：将制备好的MMA粉末和BBP粉末在搅拌器中机械混合1～2h，混合均匀得到。使用方法为：先与水混合，随后与干料混合，掺量为胶凝材料质量的0.05％～0.2％。本发明专利技术的固碳抗裂外加剂的原料来源绿色、环保，能显著加速对空气中二氧化碳的吸收，促进水泥水化并减少裂缝的产生。促进水泥水化并减少裂缝的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种固碳抗裂外加剂及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料外加剂
，尤其涉及一种固碳抗裂外加剂及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]水泥基材料作为世界上使用最为广泛的材料，提高无筋结构体系中水泥基材料对二氧化碳的吸附和固化能力，是减少大气中二氧化碳含量的一种有效方法。此外，随着工程应用中对水泥基材料本身性能的要求不断提高，工程中往往通过降低水灰比和使用外加剂等方法来满足要求。另外，一些工程由于人为或技术等原因会出现混凝土养护不到位等问题。过低的水灰比、大量使用外加剂和养护不到位往往会造成混凝土内部水分不足，影响水泥水化及后续强度发展，同时使混凝土早期极易发生自干燥收缩等现象，从而造成结构内部内应力不断集中，并最终导致裂缝的产生。
[0003]混凝土外加剂是现代混凝土制备过程中不可缺少的重要组分，是同时满足混凝土各项性能指标的最简单、有效的方法之一。传统混凝土制备过程中，往往为提高混凝土不同性能加入多种外加剂，但不同种外加剂之间往往存在适应性问题，影响外加剂的使用效果，并最终导致混凝土工程质量下降。因此，如何提高混凝土材料固碳能力并减少混凝土裂缝产生的外加剂值得研究。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种固碳能力强、抗裂性能佳的固碳抗裂外加剂，可以显著提高水泥基材料的固碳能力并减少裂缝的产生；本专利技术的另一目的是提供一种固碳抗裂外加剂的制备方法；本专利技术的另一目的是提供一种固碳抗裂外加剂的使用方法。
[0005]技术方案：本专利技术的一种固碳抗裂外加剂，包括以下组分：以质量百分比计，80％～90％MAA粉末和10％～20％BBP粉末；其中，MAA粉末包括以下组分：以质量百分比计，65％～75％丙烯酰胺、15％～25％衣康酸、10％～20％2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、0.15％～0.25％过硫酸钾和0.15％～0.25％亚硫酸氢钠；BBP粉末包括以下组分：以质量百分比计，50％～60％2,3,6,7,10,11
‑
六羟基三亚苯基苯和40％～50％四(4
‑
甲酰基苯)甲烷。
[0006]进一步地，MAA粉末由以下步骤制备所得：
[0007](1)在室温下，将衣康酸和2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸溶解于水中，用碱性溶液调节pH至中性后加入丙烯酰胺单体，得到混合物；再将过硫酸钾和亚硫酸氢钠加入上述混合物，然后搅拌至均匀，得到第一混合物。
[0008](2)以质量百分比计，将92％～93％有机溶剂和7％～8％乳化剂混合，并使乳化剂充分溶解于有机溶剂中，得到第二混合物。
[0009](3)将步骤(2)得到的第二混合物与步骤(1)得到的第一混合物按体积比(1～1.1)：1混合均匀，得到第三混合物。
[0010](4)通入氮气，去除第三混合物中的氧气；随后，水浴反应一段时间后，继续通入氮
气，收集产物；
[0011](5)将得到产物清洗并干燥，即可得到MMA粉末。
[0012]更进一步地，步骤(1)中，碱性溶液为0.05～0.1mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
[0013]更进一步地，步骤(2)中，有机溶剂为煤油，乳化剂为山梨醇单油酸脂。
[0014]更进一步地，步骤(4)中，水浴反应的温度为40～45℃，反应时间为4～6h。
[0015]更进一步地，步骤(5)中，干燥的温度为60～70℃。
[0016]进一步地，BBP粉末由以下步骤制备所得：
[0017](1)将四(4
‑
甲酰基苯)甲烷和2,3,6,7,10,11
‑
六羟基三亚苯基苯溶解于按质量比二甲基甲醯胺中，混合均匀，得到混合物；
[0018](2)将混合物放入
‑
30℃～
‑
20℃的环境中1～1.5h，随后将其在室温条件下通入氮气12～14h，得到反应混合物；
[0019](3)将反应混合物置于120℃～140℃的水浴环境中，并通入氧气48～36h至其中的溶剂蒸发，得到沉淀；
[0020](4)将步骤(3)中得到的沉淀物在干燥，即可得到BBP粉末。
[0021]另一方面，本专利技术提供一种上述的固碳抗裂外加剂的制备方法，以质量百分比计，将80％～90％MMA粉末和10％～20％BBP粉末混合均匀，即得固碳抗裂外加剂。
[0022]另一方面，本专利技术提供一种上述的固碳抗裂外加剂的使用方法，先与水混合，随后与干料混合，掺量为胶凝材料质量的0.05％～0.2％。
[0023]进一步地，干料由水泥、粉煤灰、砂和石子组成。胶凝材料为水泥和粉煤灰。
[0024]本专利技术的一种用于水泥基材料的固碳抗裂外加剂，通过MMA在水泥基材料孔溶液中的碱性水解反应产生
‑
COOH/
‑
COO
‑
，随后通过与孔溶液中的Ca
2+
发生络合反应生成离子型络合物COO
‑
Ca
‑
OH/COO
‑
Ca
‑
COO。这些络合物为水化产物提供了更多的成核位点，使水化产物氢氧化钙和水化硅酸钙尺寸减小，从而增大氢氧化钙和水化硅酸钙与二氧化碳的反应活性，最终加速对空气中二氧化碳的吸收。BBP咪唑环中质子化和无质子化氮原子可以通过与扩散进入的二氧化碳发生氢键作用或四偶极相互作用，将其固定在水泥基材料体系中。此外，MMA由于所含的强极性基团
‑
COOH/
‑
COO
‑
可以导致自身的交联，在预先与水混合的过程中，可以吸附并包裹自由水。随后，在水泥水化过程中结构不断解体并释放包裹的水分，从而增加体系内水分含量，促进水泥水化，最终减少裂缝的产生。
[0025]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0026](1)采用MMA粉末和BBP粉末作为外加剂，MMA可以提高氢氧化钙和水化硅酸钙与二氧化碳的反应活性，BBP可以增强对二氧化碳的固定能力，二者协同作用提高水泥基材料对空气中二氧化碳的吸收；
[0027](2)固碳抗裂外加剂通过将预先与水混合吸附并包裹的自由水不断释放，增加体系内水分含量，促进水泥水化并最终减少裂缝的产生；
[0028](3)该固碳抗裂外加剂的原料主要是以生物质为原料制备的产品，具有绿色、环保的特性。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供一种用于水泥基材料的固碳抗裂外加剂，包括以下组份：以质量百分比计，80％MAA粉末和20％BBP粉末。
[0032]本实施例的固碳抗裂外加剂的制备方法为：按重量份数计，将80％MAA粉末和20％BBP粉末在搅拌器中机械混合均匀得到。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固碳抗裂外加剂，其特征在于：包括以下组分：以质量百分比计，80％～90％MAA粉末和10％～20％BBP粉末；其中，MAA粉末包括以下组分：以质量百分比计，65％～75％丙烯酰胺、15％～25％衣康酸、10％～20％2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、0.15％～0.25％过硫酸钾和0.15％～0.25％亚硫酸氢钠；BBP粉末包括以下组分：以质量百分比计，50％～60％2,3,6,7,10,11
‑
六羟基三亚苯基苯和40％～50％四(4
‑
甲酰基苯)甲烷。2.根据权利要求1所述的固碳抗裂外加剂，其特征在于：MAA粉末由以下步骤制备所得：(1)在室温下，将衣康酸和2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸溶解于水中，用碱性溶液调节pH至中性后加入丙烯酰胺单体，得到混合物；再将过硫酸钾和亚硫酸氢钠加入上述混合物，然后搅拌至均匀，得到第一混合物。(2)以质量百分比计，将92％～93％有机溶剂和7％～8％乳化剂混合，并使乳化剂充分溶解于有机溶剂中，得到第二混合物。(3)将步骤(2)得到的第二混合物与步骤(1)得到的第一混合物按体积比(1～1.1)：1混合均匀，得到第三混合物。(4)通入氮气，去除第三混合物中的氧气；随后，水浴反应一段时间后，继续通入氮气，收集产物；(5)将得到产物清洗并干燥，即可得到MMA粉末。3.根据权利要求2所述的固碳抗裂外加剂，其特征在于：步骤(1)中，碱性溶液为0.05～0.1mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋林华，职芳芳，陈磊，张磊，杨国辉，靳卫准，顾越，储洪强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：