[发明专利]UHPC预制构件用纳米晶核材料及其制备和应用方法

说明书

本发明提供了UHPC预制构件用纳米晶核材料及其制备和应用方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、通入保护气体，加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和去离子水搅拌至溶解，一次性加入双氧水，再滴加丙烯酸、抗坏血酸与巯基丙酸的去离子水混合溶液，保温并调节pH值至6.5‑7.5得到聚羧酸分散稳定剂；S2、同时加入四水硝酸钙的去离子水溶液、五水偏硅酸钠的去离子水溶液，保持反应体系pH值为11.0‑11.5，搅拌得到纳米晶核悬浮液；S3、离心分离和冷冻干燥得UHPC预制构件用纳米晶核材料，本发明提供的UHPC预制构件用纳米晶核材料掺入超高性能混凝土中可有效提高其拌合物流动性；显著提高超高性能混凝土的早期强度，可大大缩短UHPC预制构件带模养护时间，提高模具周转率和施工效率。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体地指UHPC预制构件用纳米晶核材料及其制备和应用方法。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高力学性能和优异耐久性的新型水泥基材料，在桥梁工程中，使用超高性能混凝土可减小桥梁结构截面尺寸，降低桥梁结构自重，增大桥梁极限跨度和宽度，利于装配化施工；超高性能混凝土用于钢混组合结构桥梁中，可利用其高强特性，提升与钢结构的协同工作性能，还能解决结构负弯矩区易于开裂的难题，超高性能混凝土在实际工程中的应用已经表明可以较大幅度地减少钢材的用量；对位于海洋等恶劣环境下的桥梁，超高性能混凝土还可显著提高使用寿命等。

但目前超高性能混凝土预制构件在桥梁工程中应用并不广泛，在装配化建筑领域更是少之又少，主要原因是其超高的胶材用量和超低的水胶比设计，使得超高性能混凝土拌合物中水泥水化不充分，早强性能差，超高性能混凝土预制构件生产时，带模养护时间长，模具周转率低，施工效率低，大大限制了超高性能混凝土预制构件在装配化建筑领域的应用与发展。

发明内容

本发明提供UHPC预制构件用纳米晶核材料及其制备和应用方法，可以显著提高超高性能混凝土的早期强度也不影响28天及后续强度的增长。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，超高性能混凝土预制构建用纳米晶核材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、向反应釜中通入保护气体，加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和去离子水搅拌至完全溶解，加入双氧水，再滴加丙烯酸、抗坏血酸与巯基丙酸的去离子水混合溶液，在20℃-50℃条件下保温反应并调节pH值至6.5-7.5得到聚羧酸分散稳定剂，所述甲基烯丙基聚氧乙烯基醚、丙烯酸、双氧水、抗坏血酸、巯基丙酸的摩尔比为(3.5-4.5):1:(0.18-0.33):(0.015-0.036):(0.08-0.15)，所述甲基烯丙基聚氧乙烯基醚的平均相对分子质量范围为2000-2700；

S2、在制得的聚羧酸分散稳定剂中同时加入四水硝酸钙的去离子水溶液、五水偏硅酸钠的去离子水溶液，保持反应体系pH值为11.0-11.5，搅拌得到纳米晶核悬浮液，所述四水硝酸钙、五水偏硅酸钠、聚羧酸分散稳定剂的摩尔比为1.5:1.0:0.0036，所述聚羧酸分散稳定剂的平均相对分子量范围为20000-40000；

S3、将纳米晶核悬浮液进行离心分离和冷冻干燥即得灰白色粉末状的UHPC预制构件用纳米晶核材料。

优选的是，步骤S1的起始反应温度为5-35℃，即在5-35℃温度条件下向反应釜中通入保护气体，加入甲基烯丙基聚氧乙烯基醚和去离子水搅拌至完全溶解，一次性加入双氧水，再滴加丙烯酸、抗坏血酸与巯基丙酸的去离子水混合溶液。

优选的是，所述保护气体可以为N₂或惰性气体。

优选的是，所述滴加时间为2-3h。

优选的是，所述保温时间为1-3h。

本发明还提供了应用如上所述的制备方法制备的UHPC预制构件用纳米晶核材料。