一种混凝土用缓释减缩剂及其制备方法与混凝土

本发明涉及减缩剂及其制备方法与应用，具体为一种混凝土用缓释减缩剂及其制备方法与混凝土。

背景技术：

1、混凝土因其成本低、抗压强度高、生产工艺简单等优点成为世界上最大宗的建筑材料，但水泥混凝土裂缝宽度控制能力差，抗拉强度低，因而表现出较大脆性。混凝土于实际服役环境中，受到钢筋等材料的约束，在干燥收缩、化学收缩产生的应力推动下，混凝土结构开裂并形成较多裂缝。另外，碱激发混凝土的收缩开裂问题更加严重，其28d干燥收缩应变可达2000μm/m以上。裂缝的存在导致多种侵蚀性离子侵入混凝土内部，严重削弱结构耐久性。因此，急需减小各类混凝土的干燥收缩率，提高其制品结构的稳定性。

2、针对多种混凝土干燥收缩问题，目前采取的缓解措施主要包括：调整骨料尺寸；使用内养护材料维持基体内部湿度；掺加膨胀类水泥偿体积收缩；加入化学减缩剂减缓水份蒸发并削弱毛细孔由于干燥产生的收缩压力等。以上方法各有其优缺点及适用范围。例如，高吸水性树脂具有优秀吸水释水特性，作为内养护措施能够控制混凝土内部湿度，有效改善混凝土的收缩开裂。然而，saps释水后产生大孔洞降低混凝土强度并使后期干燥收缩增大。目前的一种聚醚胺和含环氧基团的化合物的加合物，用作减少干燥收缩的试剂，这种方法可以削弱减缩剂对水泥基混凝土早期强度的影响，但此方法操作复杂，成本较高，且无法维持长期稳定的减缩效果。另一种由一缩二丙二醇单甲醚经过催化、氧化、共聚多种化学反应后生成的具有减水作用的减缩剂，虽使水泥基混凝土具备良好的早期强度，但其减缩作用较小，合成工艺复杂，大规模使用显著增加施工成本。

3、总的来说，现有的混凝土减缩剂操作复杂，成本较高，且无法维持长期稳定的减缩效果和体积稳定性，影响混凝土力学性能。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种减缩效果稳定的混凝土用缓释减缩剂，本发明的另一目的是提供一种操作简便、低碳环保、经济成本低的混凝土用缓释减缩剂的制备方法，本发明的再一目的是提供一种耐久性好、包含缓释减缩剂的混凝土。

2、技术方案：本发明所述的一种混凝土用缓释减缩剂，包括漂珠，漂珠的内部储存有液体减缩剂，表面刻蚀若干孔洞且包覆有膜体密封材料；液体减缩剂为醇醚聚合物，膜体密封材料为硅溶胶。

3、进一步地，液体减缩剂为聚乙二醇、聚亚丙基二醇、聚醚多元醇中的任意一种。

4、进一步地，漂珠表面孔洞的孔径为10～15微米。漂珠的直径为120微米～170微米，包括以下质量百分数的物质：56-62wt％sio2，33～38wt％al2o3，其余为fe2o3。

5、表面包覆一方面是为了避免漂珠表面附着的减缩剂与胶凝材料直接接触，避免减缩试剂对混凝土早期力学性能影响，另一方面是为了避免漂珠内减缩试剂过早流出，以期达到不同龄期针对性收缩缓解效果：于反应前期通过粉煤灰漂珠颗粒形态效应增强混凝土中各种组分的均匀分散，使基体结构更加密实，富含纳米sio2的硅溶胶保护层促进c-s-h凝胶等水化产物的生成，细化孔隙，减缓收缩；于反应中后期通过漂珠内减缩液体流出，针对性减弱混凝土内毛细孔压力并维持混凝土内部相对湿度稳定，达到减缩效果。

6、上述混凝土用缓释减缩剂的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤一，将漂珠放入酸腐蚀液中浸泡，直至漂珠表面蚀刻形成孔洞，撇去表层未刻蚀漂珠，清水冲洗，抽滤，干燥，得到蚀刻后的漂珠；

8、步骤二，将蚀刻后的漂珠浸泡在液体减缩剂中，在容器顶部放置保鲜膜，膜体上预留孔洞，在60～100kpa真空环境下放置1～2d；

9、步骤三，过滤步骤二所得物，得到内部包含减缩剂的漂珠，干燥，放入密封剂溶液中浸泡6～8h，干燥，即得混凝土用缓释减缩剂。

10、进一步地，步骤一中，酸腐蚀液为盐酸或草酸与nh4f制备的混合溶液。漂珠与酸腐蚀液的质量比为0.1～0.3。抽滤后干燥的温度可为60～70℃。漂珠加入到酸腐蚀液是为了除去漂珠表面的玻璃晶体外膜，每隔一小时时手动搅拌一次，搅拌时需要沿着一个方向匀速搅拌，使得浮在酸腐蚀液表面的漂珠均匀散开，从而使漂珠完全蚀刻，又防止力度过大导致的漂珠破碎。

11、进一步地，步骤二中，蚀刻后的漂珠与液体减缩剂的质量比为0.1～0.4wt％。液体减缩剂中的减缩剂与水的质量比为1:15～1:20。

12、进一步地，步骤三中，硅溶胶为碱性或中性硅溶胶，硅溶胶溶液的质量分数为20～40wt％。内部包含减缩剂的漂珠与密封剂溶液的质量比为0.1～0.31:6～3:10。干燥温度为60～70℃。表面包覆主要是为了隔绝水泥与减缩剂，且不会对水泥水化产生负面效应。硅溶胶作为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，与水泥基材料具有很好的相容性，甚至可促进局部范围内水泥水化，同时不会引入水泥组分中不含有的物质；另外，硅溶胶也不与减缩剂反应，不影响其减缩效果。

13、包含上述缓释减缩剂的混凝土，缓释减缩剂与混凝土的质量之比为1:20～3:20。

14、进一步地，混凝土为硅酸盐水泥基混凝土、钙铝水泥基混凝土、碱激发基混凝土中的任意一种。混凝土的制备方法为：缓释减缩剂随混凝土、矿物掺合料一起投料，在搅拌机中按100～500rpm低速混合搅拌2～3min，再加入骨料、水或碱激发剂，并1000～2000rpm高速搅拌2～3min，即得含有缓释减缩剂的混凝土。

15、制备原理：漂珠是一种颗粒细、中空、质轻且形状规则的球形燃煤废弃产物。从材料结构方面看，漂珠为中空球体，内部具有良好液体储存空间，并且漂珠颗粒细小，强度较高，球体形状规则，可发挥微集料的颗粒形态效应以减少气泡含量，提高浆体的工作性能，并且漂珠增强复合材料中各种组分的均匀分散，提高水泥基材料反应程度；从成分上看，漂珠主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，可参与水泥水化，并且，漂珠可发生火山灰反应进一步提高水泥材料内反应效率，提高基体密实度；采用储存液体减缩剂的漂珠作为减缩剂，可实现对混凝土干燥收缩的分阶段缓解：首先，由于漂珠表面包覆有保护层，可在水化早期(0-3d)发挥其填充效应，漂珠可增强混凝土中各种组分的均匀分散，提供成核位点，提高水泥基材料反应程度。

16、硅溶胶保护层中存在的纳米sio2与ca(oh)2间的火山灰反应使c-s-h凝胶增加，细化孔结构，减缓早期收缩。同时避免液体减缩剂与水泥浆体直接接触对混凝土力学性能产生负面影响；其次，随着混凝土水化反应的进行(3-28d)，混凝土孔隙中的高碱性孔溶液及水化产物，使漂珠表面包覆的硅溶胶逐渐反应溶解，缓慢释放出漂珠中预吸附的液体减缩剂，对混凝土内相对湿度起到稳定作用，减少因水份散失导致的干燥收缩开裂，同时，减小毛细孔张力，进一步减小收缩。于水化反应后期(28d-120d)，漂珠逐渐开始发生火山灰反应，生成更多的c-s-h凝胶填充孔隙，再次维持其减缩效果，实现高稳定性的多尺度减缩。

17、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

18、1、所得减缩剂为固体减缩剂，制备工艺简单，无需使用大量化学物质合成，经济成本低且性质稳定，可直接掺入混凝土中，在保证混凝土力学性能的基础上，长期稳定的减少混凝土收缩，改善混凝土的开裂性能，提高混凝土耐久性；

19、2、以改性漂珠作为减缩剂，达到减缩效果的同时提供了内养护效果，维持混凝土内部相对湿度长期稳定且降低减缩剂对混凝土力学性能的负面影响；

20、3、漂珠的特殊材质，既可以参与水泥水化又可进行火山灰反应，且本身作为微集料可以促使漂珠周围水泥水化反应，提高水泥的密实度；

21、4、改性漂珠表面通过硅溶胶密封，可以暂缓释放漂珠内的液体减缩剂，在混凝土基体结构基本成型时释放出减缩剂，可更针对性降低毛细孔溶液表面张力以减少收缩；

22、5、减缩剂无需特殊工艺制备核壳材料，仅需对粉煤灰漂珠改性即可，操作简便，将制备好的漂珠直接加入到混凝土中即可；

23、6、本发明采用的原料漂珠为燃煤废弃产物，低碳环保，且减缩剂用量少，经济成本低。