CN100567198C - 用于防止混凝土开裂的抗裂养护剂与其生产方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土工程高分子材料,主要用于具有高抗裂要求或严格外观质量要求下使用的一种混凝土抗裂养护剂。该产品是通过分子中亲水与疏水基团的平衡作用,喷涂在混凝土表面,使混凝土结构整体具有很好的保水性能,从而最大限度的降低混凝土的干燥收缩,当其与膨胀剂复合使用内掺于混凝土中,或直接作为膨胀混凝土14天潮湿养护后的二次养护液,降低混凝土收缩效果十分显著。能够有效提高混凝土的抗裂性能。

Description

用于防止混凝土开裂的抗裂养护剂与其生产方法及其应用
技术领域
本发明涉及到一种应用于混凝土工程的高分子材料,尤其涉及一种应用于具有高抗裂要求或严格外观质量要求的混凝土抗裂养护剂。
技术背景
在混凝土施工中混凝土养护是一个非常重要的环节,如果混凝土在干燥的环境中养护,水泥水化作用会随着水分的逐渐蒸发而停止,并引起混凝土干缩裂缝及结构疏松,从而严重影响混凝土的强度和耐久性。传统的养护方法有铺湿草袋、塑料膜和洒水等,这样既浪费人力物力也浪费时间,又不能满足大型建筑物和缺水干旱地区的施工要求。20世纪40年代初,由美国科学家首先提出并研制了混凝土养护剂,即在混凝土表面喷涂或刷涂一层涂液,使其在空气中自然成膜,防止水分损失而达到养护混凝土的目的。国外混凝土养护剂大抵可以分为溶剂型和乳液型两种,尤其在进入80年代以后,出现了石蜡为基料的高浓度水乳液养护剂,无毒,分散度高,但是成本也高。
我国在混凝土养护剂的开发和应用方面起步较晚,获得实用的主要又以下几种:石蜡乳液、以水玻璃为主的硅酸盐水溶液和溶剂型树脂溶液。它们的养护机理都是在混凝土表面形成隔水层,阻止拌和水分的挥发,从而实现混凝土的自养护。但它们也有各自的缺点,尤其对于具有高抗裂要求的混凝土时显得心有余而力不足,而在国内外都没有涉及到抗裂养护剂的概念的提出。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术的不足,提供一种用于防止高性能混凝土开裂的混凝土抗裂养护剂,该抗裂养护剂同时兼有抗裂和养护的作用,在不降低混凝土强度前提下能大大改善混凝土的抗裂性能。本发明的目的还在于提供这种抗裂养护剂的合成方法。
为了实现以上发明目的,本发明采用了以下技术方案:一种用于防止混凝土开裂的抗裂养护剂,是用下列结构式(I)和/或(II)表示的聚醚醇的混合物,
R1O-(EO)n(PO)mH            R2(R3)N-(EO)n(PO)mH
(I)                        (II)
式中R1,R2和R3均为2~10个碳原子的直链或支链烷基,EO为氧化乙烯链段,PO为氧化丙烯链段,n为1~10,m为0~10。
上述抗裂养护剂应用于防止混凝土的开裂,是在混凝土初凝前1-2个小时内在混凝土构件与空气接触的表面喷涂一层所述抗裂养护剂,然后抹面压光,养护至13~15天后在与空气接触的混凝土表面再次喷涂一层抗裂剂。
本发明的抗裂养护液主要应用作具有高抗裂要求或严格外观质量要求下的混凝土养护剂,能显著减少混凝土收缩,且对于混凝土的力学性能有较好的增强作用。该产品是通过分子中亲水与疏水基团的平衡作用,喷涂在混凝土表面,使混凝土结构整体具有很好的保水性能,从而最大限度的降低混凝土的干燥收缩,当其与膨胀剂复合使用内掺于混凝土中,或直接作为膨胀混凝土14天潮湿养护后的二次养护液,降低混凝土收缩效果十分显著,能够有效提高混凝土的抗裂性能。该养护液通过其表面活性作用大大降低表面张力,有效缓解了混凝土在养护过程中水分挥发所造成的开裂。其制备方法成熟、简单可行。
上述本发明抗裂养护液采用开环反应合成。
聚醚醇是端烃基的低聚物,主链上的烃基由醚键连接。聚醚醇是以脂肪醇和或脂肪胺等含活泼氢的化合物为起始剂,与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成,总式为:
Figure C20071002978200041
式中,n-聚合度;x-官能度;YH-起始剂主链;R-烷基或氢。
本发明抗裂养护液的具体合成工艺包含以下工序:催化体系的制备,氧化烯烃聚合反应,中和脱色处理以及脱挥发物与过滤处理。具体为:
(A)将起始剂脂肪醇和或脂肪胺与NaOH一起放入压力反应器中,在氮气保护下缓慢升温,在100~120℃下保温20~40min使之脱水,制成醇钠溶液;
(B)加入环氧乙烷或同时加入环氧乙烷及环氧丙烷,加压,在100~150℃下反应2~5hr,然后将得到的化合物陈化20~40min;
(C)中和脱色处理,将残余的催化剂除去,色素除去;
(D)脱挥发物,过滤处理。脱色剂一般为固体物,中和作用时产生的盐类和吸附剂也需过滤除去。
附图说明
图1是聚醚醇生产流程图。
图2是本发明产品的红外光谱图。
图3是本发明产品的红外光谱图。
图4是抗裂养护液对混凝土收缩性能的影响示图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
养护抗裂液1的制备
(1)室温下,将74g丁醇与3.0g氢氧化钠一起加入到反应器里,混合均匀,加压至1.08MPa,并且通氮气,缓慢升温。在100~110℃下保温30min,使之脱水成醇钠溶液。
(2)加入264g环氧乙烷并加压,在120~130℃下反应3hr。之后将得到的化合物陈化30min;
(3)用适量草酸进行中和至中性,活性碳进行脱色处理。具体操作,升温至80℃,混合搅拌0.5小时。
(4)最后需除去挥发物,真空下升温至100~110℃,脱去挥发物,最后过滤产物,得到浅黄色液体产物。
将产物做红外光谱测试,得到如图2所示的红外光谱图。图中3500~3300cm-1的强吸收峰为羟基的特征红外吸收,1200~1100cm-1为聚醚中C-O特征红外吸收,2950~2850cm-1为饱和C-H的红外吸收,均与产物的结构特征一一对应。
实施例2
养护抗裂液2的制备
(1)室温下,将129g二正丁胺与0.5g氢氧化钠一起加入到反应器里,混合均匀,加压至1.08MPa,并且通氮气,缓慢升温。在100~110℃下保温30min,使之脱水成醇钠溶液。
(2)分批加入88g环氧乙烷和232g环氧丙烷同时加压,在120~130℃下反应4hr。之后将得到的化合物陈化30min;
(3)用适量草酸进行中和至中性,活性碳进行脱色处理。具体操作,升温至80℃,混合搅拌0.5小时。
(4)最后需除去挥发物,真空下升温至100~110℃,脱去挥发物,最后过滤产物,得到浅黄色液体产物。
将产物做红外光谱测试,得到如图3所示的红外光谱图。图中3500~3300cm-1的强吸收峰为羟基的特征红外吸收,1200~1100cm-1为聚醚中C-O特征红外吸收,2950~2850cm-1为饱和C-H的红外吸收,均与产物的结构特征一一对应。
实施例3
工程应用实例
码头胸墙施工,由于较复杂的施工环境、特殊的构型以及施工工艺,很容易在早期就产生裂缝。因此,配制早期塑性收缩、自生收缩和干缩小,水分散失少的混凝土具有极其重要的现实意义。本发明的高效抗裂养护液减少混凝土早期收缩,防止混凝土开裂的良好效果在广州南沙重力式码头胸墙和深圳大铲湾集装箱码头胸墙施工中得到验证。
本发明的高效抗裂养护液,主要直接刷涂在混凝土构件的表面,就可以起到很好的减缩抗裂效果。其喷涂工艺如下:在混凝土初凝前1-2个小时内在混凝土构件与空气接触的表面喷涂一层抗裂养护剂,然后抹面压光,养护至14天后在所有与空气接触的混凝土表面再次喷涂一层抗裂剂,每次喷涂量为0.1kg/m2
按照表1所示的配比配制混凝土:
表1胸墙混凝土配比
采用空白组和喷涂养护液组进行混凝土力学性能和收缩变形性能的对比,如表2所示:
表2胸墙混凝土力学性能
Figure C20071002978200071
从表2可以看出,抗裂养护液能够轻微的提高混凝土的抗压强度和抗劈拉强度,能够显著提高混凝土的抗折性能和抗压比,能够有效降低混凝土早期的弹性摸量,提高混凝土早期延展性和柔性,降低刚度约束。
从图4可以发现,在早期,喷涂抗裂养护液混凝土的收缩量和收缩速率都明显小于空白组混凝土,28d后,混凝土的体积基本达到稳定,不再出现大的波动。可以认为喷涂养护液对于通过提高混凝土自身体积稳定性来提高混凝土抗裂性能具有显著效果。

Claims (4)

1、一种用于防止混凝土开裂的抗裂养护剂,是用下列结构式(I)和/或(II)表示的聚醚醇的混合物,
R1O-(EO)n(PO)mH       R2(R3)N-(EO)n(PO)mH
(I)                              (II)
式中R1,R2和R3均为2~10个碳原子的直链或支链烷基,EO为氧化乙烯链段,PO为氧化丙烯链段,n为1~10,m为0~10。
2、一种制备权利要求1所述的防止混凝土开裂的抗裂养护剂的工艺方法,依次包括以下步骤:
(A)将起始剂脂肪醇或脂肪胺与NaOH一起放入压力反应器中,在氮气保护下缓慢升温,在100~120℃下保温20~40min使之脱水,制成醇钠溶液;
(B)加入环氧乙烷或同时加入环氧乙烷及环氧丙烷,加压,在100~150℃下反应2~5h,然后将得到的化合物陈化20~40min;
(C)中和脱色处理,将残余的催化剂除去,色素除去;
(D)脱挥发物,过滤处理。
3、如权利要求1所述的抗裂养护剂应用于防止混凝土的开裂。
4、根据权利要求3所述的应用,其特征在于:在混凝土初凝前1-2个小时内在混凝土构件与空气接触的表面喷涂一层所述抗裂养护剂,然后抹面压光,养护至13~15天后在与空气接触的混凝土表面再次喷涂一层抗裂养护剂。
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