一种温敏性混凝土抗冻微球和抗冻混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种温敏性混凝土抗冻微球和抗冻混凝土及其制备方法，该微球的相转变点温度为

【技术实现步骤摘要】
一种温敏性混凝土抗冻微球和抗冻混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于土木建筑工程材料
，涉及一种温敏性混凝土抗冻微球和抗冻混凝土及其制备方法
。

技术介绍

[0002]冻融破坏是寒冷地区混凝土结构损伤失效的主要原因之一，主要破坏形式表现为混凝土的冻胀开裂和冻融剥蚀，严重影响建筑物结构安全性和耐久性
。
工程上提高混凝土抗冻性的常用方法是加入引气剂，引入适量微细密闭的气泡，以缓解混凝土内部由冻融循环产生的静水压力和渗透压力，从而抑制混凝土内部冻融损伤出现和发展
。
常用引气剂本质上是一类表面活性剂，在混凝土搅拌过程中形成并稳定大量的微小气泡，使气孔存在于硬化混凝土内部
。
然而，拌合物组成
、
水灰比
、
温度
、
拌合时间甚至大气压力等多种因素均会影响气泡的数量
、
大小及分布等引气效果，使得混凝土的抗冻性呈现明显差异，也为极端环境下工程质量控制带来极大难度
。
[0003]为解决上述问题，近年来出现了一种吸水性聚合物抗冻微球
。
该抗冻微球分布在新拌浆体中吸水膨胀，在硬化水泥基体中失水收缩形成空腔，缓解冻融循环过程中水结冰产生的体积膨胀压力和渗透压力
。
但目前使用的大部分吸水性聚合物对温度不具有响应能力
。N
‑
异丙基丙烯酰胺温敏水凝胶能对周围温度做出响应，但其相转变点温度较高，对低温环境的适应性不足，且目前使用的该种温敏水凝胶为大块颗粒，掺入至混凝土后将对强度产生极大负面影响
。
因此，如何制备出一种能够对环境温度进行响应的微球，并对微球的相转变点温度和颗粒尺寸进行设计调控，提高混凝土抗冻融破坏能力，将对混凝土在平原高寒地区和低气压高海拔等环境复杂条件下的应用极为关键
。
[0004]专利
CN106316192A
公开了一种温敏水凝胶在提高混凝土抗冻融性能中的应用，混凝土制备原料包括温敏水凝胶
、
水泥
、
集料和水，该专利在混凝土中掺入温敏水凝胶，可在不影响混凝土力学性能的前提下，明显降低混凝土的质量损失，提高混凝土的抗破坏强度
。
但该专利所使用水凝胶的相转变点温度较高，导致其在低温环境下的适应性受到限制；此外，该专利所使用的水凝胶没有采用球形结构，其对混凝土强度的不利影响尚存在改进的空间
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种温敏性混凝土抗冻微球和抗冻混凝土及其制备方法，本专利技术缓解冻融过程中水结冰产生的膨胀压力和渗透压力，并且能够对温度做出及时响应，吸水倍率和相转变点温度可调，显著提高混凝土的抗冻融破坏能力，满足多种冻融环境中混凝土的抗冻需求
。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种温敏性混凝土抗冻微球，该微球的相转变点温度为
25
‑
35℃
；
[0008]所述微球包括以下重量份组分：
N
‑
异丙基丙烯酰胺单体4‑6份
、
丙烯酸叔丁酯单体
0.5
‑
2.0
份
、
交联剂
0.05
‑
0.20
份
、
水
45
‑
55
份
、
乳化剂3‑5份
、
溶剂
120
‑
200
份和引发剂
0.3
‑
0.4
份
。
[0009]进一步地，所述交联剂包括
N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺
、
甲基丙烯酸十八烷基酯
、
二甲基丙烯酸乙二醇酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯
。
[0010]进一步地，所述乳化剂包括以下重量份组分：
Span80 1.5
‑
2.5
份和
Tween801.5
‑
2.5
份，所述溶剂包括正己烷
、
环己烷或庚烷
。
[0011]进一步地，所述引发剂包括过硫酸铵
、
过硫酸钾
、
过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈
。
[0012]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种温敏性混凝土抗冻微球的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0013](1.1)
将
N
‑
异丙基丙烯酰胺单体
、
丙烯酸叔丁酯单体和交联剂溶解于水中，通入惰性气体密封保护后，混合至单体完全溶解，得到分散相溶液；
[0014](1.2)
将乳化剂溶解于溶剂中，通入惰性气体密封保护后，混合，得到连续相溶液；
[0015](1.3)
将分散相溶液加入至连续相溶液中，通入惰性气体密封保护后，恒温混合，加入引发剂，保持恒温条件反应，得到温敏性混凝土抗冻微球
。
[0016]作为优选的技术方案，步骤
(1.1)、(1.2)
和
(1.3)
中惰性气体包括氮气或氦气
。
[0017]进一步地，步骤
(1.1)
中混合温度为室温，时间为
10
‑
20min。
[0018]作为优选的技术方案，所述混合或反应搅拌转速为
400
‑
700r/min。
[0019]进一步地，步骤
(1.2)
中混合温度为室温，时间为5‑
15min。
[0020]进一步地，步骤
(1.3)
中混合温度为
60
‑
80℃
，时间为
20
‑
60min
；
[0021]反应温度为
60
‑
80℃
，时间为4‑
12h。
[0022]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种抗冻混凝土，该抗冻混凝土中掺入如权利要求1至4中任一所述的温敏性混凝土抗冻微球，所述抗冻混凝土包括以下重量份组分：温敏性混凝土抗冻微球
0.9
‑
3.6
份
、
集料
1450
‑
1500
份
、
水泥
420
‑
480
份和水
120
‑
140
份
。
[0023]作为优选的技术方案，所述温敏性混凝土抗冻微球的质量掺量为水泥质量的
0.2
‑
0.8<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种温敏性混凝土抗冻微球，其特征在于，该微球的相转变点温度为
25
‑
35℃
；所述微球包括以下重量份组分：
N
‑
异丙基丙烯酰胺单体4‑6份
、
丙烯酸叔丁酯单体
0.5
‑
2.0
份
、
交联剂
0.05
‑
0.20
份
、
水
45
‑
55
份
、
乳化剂3‑5份
、
溶剂
120
‑
200
份和引发剂
0.3
‑
0.4
份
。2.
根据权利要求1所述的一种温敏性混凝土抗冻微球，其特征在于，所述交联剂包括
N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺
、
甲基丙烯酸十八烷基酯
、
二甲基丙烯酸乙二醇酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯
。3.
根据权利要求1所述的一种温敏性混凝土抗冻微球，其特征在于，所述乳化剂包括以下重量份组分：
Span80 1.5
‑
2.5
份和
Tween80 1.5
‑
2.5
份，所述溶剂包括正己烷
、
环己烷或庚烷
。4.
根据权利要求1所述的一种温敏性混凝土抗冻微球，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵
、
过硫酸钾
、
过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈
。5.
一种如权利要求1至4中任一所述的温敏性混凝土抗冻微球的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1.1)
将
N
‑
异丙基丙烯酰胺单体
、
丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，汪琪，徐玲琳，宋逸伦，郭君渊，杨正宏，龙江峰，孙子璇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：