一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂及其配置方法

1.本发明涉及一种建筑混凝土功能添加材料，具体涉及一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂及其配置方法。


背景技术：

2.现阶段桥梁护栏混凝土材料由于早期收缩显著，容易导致桥梁护栏混凝土在施工过程中出现收缩开裂，严重影响工程质量，因不论是在施工过程还是使用阶段，裂缝的产生都是一个特别值得关注的问题，对于混凝土结构及其裂缝控制是相当的严格，采取诸多技术来预防或减小裂缝。
3.现有技术大多采用单一技术路径实现混凝土减小收缩和降低开裂，如：(1)掺入膨胀剂，使用膨胀补偿的方法抑制收缩，降低开裂风险；(2)加强混凝土洒水养护与覆盖，减少水分散失，降低开裂风险；(3)使用小分子减缩剂单掺的方式，降低混凝土收缩值，减少早期开裂。但以上方法单一使用时效果较差，也可能出现不同方面的负面影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂，克服了传统外加剂技术方式单一、效果较差、成本高、低能效的问题，达到了低成本、高效能、高适应性的技术目标。
5.本发明的另一目的是提供一种调配剂的配置方法，其方法简单，成本较低，各种原料单独使用时效果稍差，但采用本技术的调配方法与其它组分复合可以克服减缩效能一般的问题，达到较好的减缩抗裂效果，为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂，包括dgma、通过dgma制备的减缩型减水剂、内养护剂、通过减缩型减水剂制备的三元复合体系以及通过内养护剂、三元复合体系配置的调配剂，按重量分数计：
7.所述dgma的原料配比为：170-680份马来酸酐、80-320份二丁二醇单丁醚；
8.所述减缩型减水剂的原料配比为：850-3400份水、5-20份甲基丙烯磺酸钠、20-80份过硫酸铵、500-2000份烯丙基聚乙二醇、45-180份甲基丙烯酸、130-520份dgma；
9.所述配置内养护剂的原料配比为：140-560份氢氧化钠、850-3400份水、360-1440份丙烯酸、850-3400份去离子水、65-260份丙烯酰胺、70-280份过硫酸铵、17-70份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、750-3000无水乙醇；
10.所述三元复合体系的原料配比为：5000-20000份减缩型减水剂、消泡剂1-6份、引气剂 1-3份；
11.所述调配剂的原料配比为：850-3400份水、55-230份内养护剂、25-110份三元复合体。
12.进一步的，引气剂为松香酸钠类引气剂，消泡剂为聚醚类。
13.引气剂选用松香酸钠类、消泡剂选用聚醚类，可以与制备的减缩型减水剂有较好
的相容性，发挥各自的作用。
14.本发明中的另一目的是通过这样的技术方案实现的，提供一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制备方法，包括以下步骤：配置dgma、减缩型减水剂、内养护剂、三元复合体系、调配剂，其中
15.s1、配置dgma：
16.向容器中加入170-680份马来酸酐，加热至45-65摄氏度使其融化；再加入80-320份二丁二醇单丁醚继续加热至110-150摄氏度，恒温得dgma，冷却出料，提纯备用；
17.s2、配置减缩型减水剂：
18.向容器中加入850-3400份水、5-20份甲基丙烯磺酸钠，加热至70-90摄氏度，在保护气体的保护下滴加由20-80份过硫酸铵、500-2000份烯丙基聚乙二醇、45-180份甲基丙烯酸、 130-520份步骤s1制备的dgma形成的引发剂，滴加完毕后继续反应1.5-2.5小时，反应后冷却，用氢氧化钠调节ph值至中性；
19.s3、配置内养护剂：
20.向容器中加入140-560份氢氧化钠和850-3400份水，在水浴条件下加入360-1440份丙烯酸，再加入850-3400份去离子水，称取65-260份丙烯酰胺于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
21.将共聚单体溶液、70-280份过硫酸铵溶液、17-70份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于30-50摄氏度下搅拌并除氧；
22.混合溶液放入水浴锅中于55-65摄氏度下水浴反应1-2小时，升温至66-75摄氏度，继续水浴加热1-2小时，再升温至76-85摄氏度，继续水浴加热0.5-1.5小时，最后使用750-3000 份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
23.s4、配置三元复合体系包括：
24.向容器中加入5000-20000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入1-6份消泡剂，二者混匀后放置15-25min，再加入1-3份引气剂，形成三元复合体系；
25.s5、配置调配剂包括：
26.称取s3步骤中制备的内养护剂，掺入内养护剂10-20倍重量的水至内养护剂中，再称取s4步骤中的三元复合体系掺入至内养护剂中得调配剂。
27.进一步的，配置dgma中马来酸酐的加热容器为三口烧瓶，三口烧瓶中装有温度计、搅拌器和回流冷凝管；配置减缩型减水剂中的容器为四口烧瓶；配置内养护剂、三元复合体系中的容器为烧杯。
28.进一步的，配置内养护剂中氢氧化钠的水浴条件为冰水水浴，混合溶液放入恒温水浴锅，在混合溶液液面以下通入保护气体进行除氧。
29.进一步的，配置调配剂中内养护剂的质量为凝胶材料总重的2-4％，水的重量为内养护剂的12-18倍，三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的2-4％。
30.进一步的，无水乙醇清洗聚合物凝胶时，先对聚合物凝胶进行剪切。
31.对聚合物凝胶进行剪切更加便于清洗，达到无水乙醇充分覆盖在聚合物凝胶表面的效果。
32.本发明的有益效果在于：
33.1、本发明使用的基础材料中，减缩型减水剂是聚羧酸减水剂接枝共聚了减缩基团
之后的一种制剂，特点是成本低，问题是减缩效能一般、单独使用时效果稍差，但在本发明中与其它组分复合，即可克服减缩效能一般、单独使用时效果稍差问题。
34.2、本发明配置内养护剂中，内养护剂是一种多孔超吸水树脂粉体材料(sap)，其最突出的特点在于其可以吸收数倍甚至数百倍于自身质量的水，因此可以在混凝土内部形成蓄水池，达到内部养护的效果，但是也存在单独使用时减缩抗裂效能一般的问题，本发明中与其它组分组合即可克服这一问题。
35.3、本发明的引气消泡复合外加剂是一种混凝土流变性能与含气量的调控外加剂，可以协助减缩型减水剂与内养护剂达到较好的减缩抗裂效果。
36.本发明的创新点在于：
37.将几种成本低但单一使用效果差的减缩抗裂外加剂复合使用，达到低成本、高效能的技术目标，在实际工程中使用效果表明，其具备较好的桥梁护栏混凝土收缩裂缝控制能力，且与其他抗裂技术相比具备更加广泛的适用性。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
39.实施例1
40.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制作方法，包括dgma、通过dgma制备的减缩型减水剂、内养护剂、通过减缩型减水剂制备的三元复合体系以及通过内养护剂、三元复合体系配置的调配剂，按重量分数计：
41.s1、配置dgma：
42.在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入340份马来酸酐，加热至55摄氏度使其完全熔化，再加入160份二丁二醇单丁醚继续加热到130摄氏度，恒温30分钟后，得到dgma，冷却出料，提纯备用；
43.三口烧瓶可以在反应时同时装上温度计、搅拌器和回流冷凝管，以满足制备的需求。
44.s2、配置减缩型减水剂：
45.向四口烧瓶中加入1700份水、10份甲基丙烯磺酸钠，加热至80摄氏度，在保护气体的保护下滴加由40份过硫酸铵、1000份烯丙基聚乙二醇、90份甲基丙烯酸、260份步骤s1 制备的dgma形成的引发剂，四口烧瓶可以保证过硫酸铵、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、 dgma同时滴加且互不影响，所有组分在5分钟内滴加完毕，本实施例选用的保护气体为氮气，滴加完毕后继续反应2小时，反应后冷却，用氢氧化钠调节ph值至7，得减缩型减水剂成品；
46.s3、配置内养护剂：
47.向烧杯中加入280份氢氧化钠和1700份水，在冰水水浴条件下缓慢加入720份丙烯酸，再加入1700份去离子水、称取130份丙烯酸于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
48.将共聚单体溶液、140份过硫酸铵溶液、35份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于40摄氏度下机械搅拌，搅拌时在液面以下持续通入氮气用以除氧；
49.除氧后的混合溶液放入水浴锅中于60摄氏度下水浴反应1.5小时，随后升温至70摄氏度继续水浴加热1.5小时，再升温至80摄氏度，继续水浴加热1小时，取出烧杯得聚合物凝胶；
50.使用1500份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
51.s4、配置三元复合体系包括：
52.向烧杯中加入10000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入3份消泡剂，二者混匀后放置20分钟，再加入2份引气剂，形成三元复合体系；
53.s5、配置调配剂包括：
54.混凝土拌合时，先称取113份s3步骤制备的内养护剂，内养护剂的质量为凝胶材料总重的1.1％，再称取内养护剂15倍重量的水加入到内养护剂中，最后称取55份s4步骤制备的三元复合体系掺入至内养护剂中得到配置好的调配剂，称取的三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的3％。
55.实施例2
56.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制作方法，包括配置dgma、减缩型减水剂、内养护剂、三元复合体系、调配剂，其中
57.s1、配置dgma：
58.在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入680份马来酸酐，加热至55摄氏度使其完全熔化，再加入320份二丁二醇单丁醚继续加热到130摄氏度，恒温30分钟，得dgma，冷却出料，提纯备用；
59.三口烧瓶可以在反应时同时装上温度计、搅拌器和回流冷凝管，以满足制备的需求。
60.s2、配置减缩型减水剂：
61.向四口烧瓶中加入3400份水、20份甲基丙烯磺酸钠，加热至80摄氏度，在保护气体的保护下滴加由80份过硫酸铵、2000份烯丙基聚乙二醇、180份甲基丙烯酸、520份s1步骤中制备的dgma形成的引发剂，四口烧瓶可以保证过硫酸铵、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、dgma同时滴加且互不影响，所有组分在5分钟内滴加完毕，本实施例选用的保护气体为氮气，滴加完毕后继续反应2小时，反应完全后冷却，用氢氧化钠调节ph值至7，得减缩型减水剂成品；
62.s3、配置内养护剂：
63.向烧杯中加入560份氢氧化钠和3400份水，在冰水水浴条件下缓慢加入1440份丙烯酸，再加入3400份去离子水、称取260份丙烯酸于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
64.将共聚单体溶液、280份过硫酸铵溶液、70份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于40摄氏度下机械搅拌，搅拌时在液面以下持续通入氮气用以除氧；
65.除氧后的混合溶液放入水浴锅中于60摄氏度下水浴反应1.5小时，随后升温至70摄氏度继续水浴加热1.5小时，再升温至80摄氏度，继续水浴加热1小时，取出烧杯得聚合物凝胶；
66.使用3000份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
67.s4、配置三元复合体系包括：
68.向烧杯中加入20000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入3份消泡剂，本实施例中消泡剂选用聚醚类消泡剂；
69.二者混匀后放置20分钟，再加入2份引气剂，形成三元复合体系，本实施例中引气剂为松香酸钠类引气剂；
70.s5、配置调配剂包括：
71.混凝土拌合时，先称取230份s3步骤制备的内养护剂，内养护剂的质量为凝胶材料总重的1.1％，再称取内养护剂15倍重量的水加入到内养护剂中，最后称取110份s4步骤制备的三元复合体系掺入至内养护剂中得到配置好的调配剂，称取的三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的3％。
72.实施例3
73.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制作方法，包括配置dgma、减缩型减水剂、内养护剂、三元复合体系、调配剂，其中
74.s1、配置dgma：
75.在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入170份马来酸酐，加热至55摄氏度使其完全熔化，再加入80份二丁二醇单丁醚继续加热到130摄氏度，恒温30分钟后得dgma，冷却出料，提纯备用；
76.三口烧瓶可以在反应时同时装上温度计、搅拌器和回流冷凝管，以满足制备的需求。
77.s2、配置减缩型减水剂：
78.向四口烧瓶中加入850份水、5份甲基丙烯磺酸钠，加热至80摄氏度，在保护气体的保护下滴加由20份过硫酸铵、500份烯丙基聚乙二醇、45份甲基丙烯酸、130份s1步骤制备的dgma形成的引发剂，四口烧瓶可以保证过硫酸铵、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、dgma 同时滴加且互不影响，所有组分在5分钟内滴加完毕，本实施例选用的保护气体为氮气，滴加完毕后继续反应2小时，反应完全后冷却，用氢氧化钠调节ph值至7，得减缩型减水剂成品；
79.s3、配置内养护剂：
80.向烧杯中加入140份氢氧化钠和850份水，在冰水水浴条件下缓慢加入360份丙烯酸，再加入850份去离子水、称取65份丙烯酸于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
81.将共聚单体溶液、70份过硫酸铵溶液、17份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于40摄氏度下机械搅拌，搅拌时在液面以下持续通入氮气用以除氧；
82.除氧后的混合溶液放入水浴锅中于60摄氏度下水浴反应1.5小时，随后升温至70摄氏度继续水浴加热1.5小时，再升温至80摄氏度，继续水浴加热1小时，取出烧杯得聚合物凝胶；
83.使用750份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
84.s4、配置三元复合体系包括：
85.向烧杯中加入5000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入3份消泡剂，本实施例中消泡剂选用聚醚类消泡剂；
86.二者混匀后放置20分钟，再加入2份引气剂，形成三元复合体系，本实施例中引气剂为松香酸钠类引气剂；
87.s5、配置调配剂包括：
88.混凝土拌合时，先称取55份s3步骤制备的内养护剂，内养护剂的质量为凝胶材料
总重的1.1％，再称取内养护剂15倍重量的水加入到内养护剂中，最后称取25份s4步骤制备的三元复合体系掺入至内养护剂中得到配置好的调配剂，称取的三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的3％。
89.实施例4
90.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制作方法，包括配置dgma、减缩型减水剂、内养护剂、三元复合体系、调配剂，其中
91.s1、配置dgma：
92.在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入340份马来酸酐，加热至55摄氏度使其完全熔化，再加入160份二丁二醇单丁醚继续加热到130摄氏度，恒温30分钟后，得到dgma，冷却出料，提纯备用；
93.三口烧瓶可以在反应时同时装上温度计、搅拌器和回流冷凝管，以满足制备的需求。
94.s2、配置减缩型减水剂：
95.向四口烧瓶中加入1700份水、10份甲基丙烯磺酸钠，加热至80摄氏度，在保护气体的保护下滴加由40份过硫酸铵、1000份烯丙基聚乙二醇、90份甲基丙烯酸、260份步骤s1 制备的dgma形成的引发剂，四口烧瓶可以保证过硫酸铵、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、 dgma同时滴加且互不影响，所有组分在5分钟内滴加完毕，本实施例选用的保护气体为氮气，滴加完毕后继续反应2小时，反应后冷却，用氢氧化钠调节ph值至7，得减缩型减水剂成品；
96.s3、配置内养护剂：
97.向烧杯中加入280份氢氧化钠和1700份水，在冰水水浴条件下缓慢加入720份丙烯酸，再加入1700份去离子水、称取130份丙烯酸于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
98.将共聚单体溶液、140份过硫酸铵溶液、35份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于40摄氏度下机械搅拌，搅拌时在液面以下持续通入氮气用以除氧；
99.除氧后的混合溶液放入水浴锅中于60摄氏度下水浴反应1.5小时，随后升温至70摄氏度继续水浴加热1.5小时，再升温至80摄氏度，继续水浴加热1小时，取出烧杯得聚合物凝胶；
100.使用1500份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
101.s4、配置三元复合体系包括：
102.向烧杯中加入10000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入6份消泡剂，二者混匀后放置20分钟，再加入2份引气剂，形成三元复合体系；
103.s5、配置调配剂包括：
104.混凝土拌合时，先称取113份s3步骤制备的内养护剂，内养护剂的质量为凝胶材料总重的1.1％，再称取内养护剂15倍重量的水加入到内养护剂中，最后称取55份s4步骤制备的三元复合体系掺入至内养护剂中得到配置好的调配剂，称取的三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的3％。
105.实施例5
106.一种抗桥梁护栏混凝土收缩裂缝的调配剂的制作方法，包括配置dgma、减缩型减水剂、内养护剂、三元复合体系、调配剂，其中
107.s1、配置dgma：
108.在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入340份马来酸酐，加热至55摄氏度使其完全熔化，再加入160份二丁二醇单丁醚继续加热到130摄氏度，恒温30分钟后，得到dgma，冷却出料，提纯备用；
109.三口烧瓶可以在反应时同时装上温度计、搅拌器和回流冷凝管，以满足制备的需求。
110.s2、配置减缩型减水剂：
111.向四口烧瓶中加入1700份水、10份甲基丙烯磺酸钠，加热至80摄氏度，在保护气体的保护下滴加由40份过硫酸铵、1000份烯丙基聚乙二醇、90份甲基丙烯酸、260份步骤s1 制备的dgma形成的引发剂，四口烧瓶可以保证过硫酸铵、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、 dgma同时滴加且互不影响，所有组分在5分钟内滴加完毕，本实施例选用的保护气体为氮气，滴加完毕后继续反应2小时，反应后冷却，用氢氧化钠调节ph值至7，得减缩型减水剂成品；
112.s3、配置内养护剂：
113.向烧杯中加入280份氢氧化钠和1700份水，在冰水水浴条件下缓慢加入720份丙烯酸，再加入1700份去离子水、称取130份丙烯酸于溶液中混合，完成共聚单体溶液的配置；
114.将共聚单体溶液、140份过硫酸铵溶液、35份n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺倒入另一烧杯中混合并于40摄氏度下机械搅拌，搅拌时在液面以下持续通入氮气用以除氧；
115.除氧后的混合溶液放入水浴锅中于60摄氏度下水浴反应1.5小时，随后升温至70摄氏度继续水浴加热1.5小时，再升温至80摄氏度，继续水浴加热1小时，取出烧杯得聚合物凝胶；
116.使用1500份无水乙醇清洗聚合物凝胶，清洗后烘干至恒重，粉碎聚合物凝胶，得内养护剂；
117.s4、配置三元复合体系包括：
118.向烧杯中加入10000份步骤s2制备的减缩型减水剂，再加入3份消泡剂，二者混匀后放置20分钟，再加入1份引气剂，形成三元复合体系；
119.s5、配置调配剂包括：
120.混凝土拌合时，先称取113份s3步骤制备的内养护剂，内养护剂的质量为凝胶材料总重的1.1％，再称取内养护剂15倍重量的水加入到内养护剂中，最后称取55份s4步骤制备的三元复合体系掺入至内养护剂中得到配置好的调配剂，称取的三元复合体系质量为预拌混凝土总重量的3％。
121.对比例1
122.对比例1与实施例1的区别在于，用市面上常见的聚羧酸减水剂代替调配剂，加入混凝土中，且代替前后两者重量一样。
123.对比例2：
124.对比例2与实施例1的区别在于，在步骤s4制备三元复合体系时，用市面上常见的聚羧酸减水剂代替制备的减缩型减水剂，且代替前后两者重量一样，其余制备方法保持不变。
125.对上述1-5中实施例制成的调配剂，采用c30混凝土，配合比不变，只调整调配剂各组分的掺量，研究不同组分掺量对混凝土各性能的影响。试验所用混凝土配合比见下表1：
126.c30混凝土配合比kg/m3[0127][0128][0129]
不同组分调配剂对新拌混凝土工作性能的影响见下表2：
[0130][0131]
对比例1为将调配剂换为等质量的市面上常见的聚羧酸减水剂，对比例2为将调配剂中自行配置的减缩型减水剂换为市面上常见的聚羧酸减水剂。
[0132]
通过上述表2可见，实施例1调配出来的c30混凝土在工程上最适用，护栏表面没有较大的气泡，且没有裂缝产生；实施例2添加的减缩型减水剂较多，混凝土发生离析，泌水；实施例3添加的减缩型减水剂较少，拌合出来的混凝土没有流动性；实施例4增加了消泡剂的用量，导致混凝土出现假凝现象，流动性不足，不宜施工；实施例5增加引气剂的用量，导致混凝土含气量过高，浇筑出来的混凝土护栏表面布满气泡；对比例1为工程中常用的聚羧酸减水剂，拌合出来的混凝土和易性较好，但含气量高，护栏表面气泡较多，且混凝土出现裂缝；对比例2将自行配置的减缩型减水剂换为市面上常见的聚羧酸减水剂，其流动性与实施例1相似，但含气量相对较高，说明三者混用各自相容性不如自行配置的好，且护栏混凝土出现裂缝。
[0133]
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通
过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。