CN103253985A

CN103253985A - 一种复合型水泥混凝土养护剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103253985A
Application number: CN2013101796926A
Authority: CN
Inventors: 薛斌; 关博文; 陈拴发; 盛燕萍; 薛邵龙
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103253985B

Abstract

本发明涉及水泥混凝土养护技术，公开了一种复合型水泥混凝土养护剂及其制备方法。该复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，包括以下质量百分比组分：水性环氧树脂乳液35%～45%，硫酸铝改性硅酸钠溶液50%～60%，成膜助剂3%～6%，偶联剂1%～2.5%，消泡剂0.5%～3%，流平剂1%～2.5%。该制备方法将水性环氧树脂乳液与硫酸铝改性硅酸钠溶液有效复合，形成有机/无机双组份体系，使制备的养护剂不仅具有有机组分的优良成膜性，也具有无机组分的高渗透性及化学活性，喷涂于水泥混凝土表面，形成致密的养护膜，大幅降低水泥混凝土表面的水分蒸发，达到高效保水目的。

Description

一种复合型水泥混凝土养护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水泥混凝土养护技术，特别是涉及一种复合型水泥混凝土养护剂及其制备方法。

背景技术

炎热干旱地区，水泥混凝土浇筑后如果不及时对其进行养护或养护不当，其表面水分极易过快蒸发，直接导致水泥颗粒不能充分水化和转化为稳定的结晶，最终因粘结力不足而产生水泥混凝土表面脱落破坏现象。此外，在水泥混凝土尚未具备足够强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，影响水泥混凝土的耐久性和整体性。

水泥混凝土养护剂是一种喷洒或涂刷于水泥混凝土表面，能在水泥混凝土表面形成一层连续的不透水的密闭养护薄膜的材料。养护剂养护方式相对于传统养护方式（浇水、覆盖湿布及薄膜）而言，具有养护成本低、养护效果好、适用范围广的优点。目前所使用的养护剂按照有效成分的不同，分为无机型与有机型。无机型养护剂主要是以硅酸钠为主的硅酸盐溶液类，其主要原理是利用无机硅酸盐的渗透性及化学反应活性，使其渗透到水泥混凝土表面的毛细孔中，与水泥水化产物反应生成不溶于水的胶体膜，堵塞毛细孔阻止水分蒸发，达到养护目的，但此类养护剂存在着保水率低（通常只有20～35%）、成膜效果差的缺点。有机型养护剂是一类高分子材料，其干燥蒸发后分子聚拢成不透水的薄膜覆盖在水泥混凝土表面，阻止水分蒸发，主要包括树脂类、胶乳类和乳液类；树脂类通常含有挥发性溶剂，污染环境并危害人体健康；胶乳型养护剂存在成本高、养护结束后成膜难以去除，存在影响后续施工的问题；乳液类虽能克服上诉缺点，但也存在着喷涂厚度小、成膜致密性差、单位质量喷涂面积小的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效的复合型水泥混凝土养护剂及其制备方法。本发明将有机组分和无机组分高效复合，并添加一定助剂，使制备的养护剂不仅具有无机型养护剂的渗透性和化学活性，而且具有有机型养护剂的优良成膜性，两者协同效应大大提高了所制备的养护剂的保水率（达到90%以上）；另外也降低了成本，具有良好的施工性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，包括以下质量百分比组分：水性环氧树脂乳液35%～45%，硫酸铝改性硅酸钠溶液50%～60%，成膜助剂3%～6%，偶联剂1%～2.5%，消泡剂0.5%～3%，流平剂1%～2.5%。

优选地，所述硫酸铝改性硅酸钠溶液，其制备工艺为：将质量百分比为硫酸铝10%～15%、硅酸钠20%～35%和水50%～70%投入反应瓶中，然后在35℃～65℃温度下搅拌25min～40min制得。

优选地，所述的成膜助剂为丙二醇丁醚。丙二醇丁醚相对其他成膜助剂具有较低的毒性，并能有效改善养护剂乳液成膜机理，帮助成膜。成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的特性。

优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团，能使混凝土养护剂中的有机组分与无机组分高效复合，提高乳液保水性能与稳定性。

优选地，所述的消泡剂为聚甲基硅醚。

优选地，所述的流平剂为聚氨酯类流平剂。聚氨酯类流平剂在市面上最常用，且相对于其他流平剂更适用于水性涂料中，特别是在含乳液的体系中它既有流平性又有增稠性，能够提高所制养护剂薄膜成膜密闭性与涂刷稳定性。

技术方案二：

一种复合型水泥混凝土养护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先按质量百分比称取各组分；首先将水性环氧树脂乳液加入反应釜，控制搅拌器转速200～400rpm的情况下，再加入硫酸铝改性的硅酸钠溶液、偶联剂，搅拌25～45min，形成均匀稳定的改性乳液；

（2）在改性乳液中依次加入成膜助剂、流平剂、消泡剂，控制搅拌器转速600～850rpm的情况下搅拌4～6min，随后静置，即得到高效的复合型水泥混凝土养护剂。

本发明将水性环氧树脂乳液与硫酸铝改性硅酸钠溶液有效复合，形成有机/无机双组份体系，使制备的养护剂不仅具有有机组分的优良成膜性，也具有无机组分的高渗透性及化学活性，喷涂于水泥混凝土表面，形成致密的养护膜，大幅降低水泥混凝土表面的水分蒸发，达到高效保水目的。

与现有的水泥混凝土养护剂相比，本发明具有以下的优点：

（1）本发明的高效复合型水泥混凝土养护剂，主要原材料采用水性环氧树脂乳液，避免了一般树脂型养护剂因使用有毒试剂作为溶剂而带来的健康危害，也降低了纯树脂养护剂的成本；克服了常规乳液（苯丙乳液、纯丙乳液、石蜡乳液）成膜厚度薄及膜致密差的缺点，且具有粘结力强、成膜硬度高、柔韧性好的优点；水性环氧树脂乳液还具有与无机组分良好的兼容性，其原因在于环氧基团能通过硅烷偶联剂与无机组分产生化学键合，形成有机—无机内杂化，提高养护剂性能的稳定性。

（2）本发明中原材料采用硫酸铝改性硅酸钠溶液，硫酸铝一方面提高了硅酸钠的渗透性，使其能够快速渗入到水泥混凝土毛细孔中，与水泥水化产物反应生成不溶于水的胶体膜，堵塞毛细孔阻止水分蒸发；另外，硫酸铝具有速凝作用，能加快水泥混凝土表面的水泥水化，使表面层先于内部层凝结硬化形成致密的硬化层，从而阻止水泥混凝土内部水分的蒸发，达到养护目的；表面快速硬化也有助于提高水泥混凝土表面耐磨性能、以及水泥混凝土抗渗、抗腐蚀等性能。

（3）本发明将水性环氧树脂乳液与硫酸铝改性硅酸钠溶液通过一定助剂高效复合，使制得的养护剂既有有机组分良好的成膜性也具有无机组分高渗透性和化学反应活性。

本发明制得的水泥混凝土养护剂保水效果明显，可达90%以上，另外还兼有速凝效果，可以提高水泥混凝土表面性能及耐久性能。推荐喷涂量为150～200g/m²，使用本养护剂时不用稀释可直接使用，喷涂过量时对水泥混凝土性能无不良影响。另外本发明无毒环保、挥发率低、储存稳定性好，保质期超过6个月，在5℃时无结晶、分层现象。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步举例说明，这些优选的实施例（成膜助剂、流平剂、消泡剂均采用优选方案）并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明技术解决方案的前提下，对本发明所做的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都落入本发明权利要求保护范围之内。

实施例1

（1）将硫酸铝、硅酸钠和水按比例投入反应瓶中，其中质量百分比为：硫酸铝10%、硅酸钠25%、水65%；然后，在50℃温度下搅拌25min制得硫酸铝改性硅酸钠溶液，待用。

（2）按照配比（质量百分比）称取各组分，将水性环氧树脂乳液40%，利用搅拌器控制转速，在低转速（200～400rpm）的情况下，缓慢加入硫酸铝改性的硅酸钠溶液52%以及偶联剂1.5%，搅拌40min，形成均匀稳定的改性乳液。

（3）然后依次加入成膜助剂3%、流平剂1.5%、消泡剂2%，在高转速（600～850rpm）的情况下搅拌5min后静置，即得到高效的复合型水泥混凝土养护剂。

本发明上述实施方式依据JC901-2002《水泥混凝土养护剂》进行测试，结果见表1。

表1是本发明上述实施方式进行检测的结果：

JC901-2002《水泥混凝土养护剂》对于养护剂性能指标要求如下：

实施例1制备的养护剂的性能均能满足规范对混凝土养护剂一级品的性能要求，有效保水率达到92%，实现了高效保水目标。

实施例2

（1）将硫酸铝、硅酸钠和水按比例投入反应瓶中，其中质量百分比为：硫酸铝15%、硅酸钠30%、水55%；然后，在45℃温度下搅拌30min制得硫酸铝改性硅酸钠溶液，待用。

（2）按照配比（质量百分比）称取各组分，将水性环氧树脂乳液37%，利用搅拌器控制转速，在低转速（200～400rpm）的情况下，缓慢加入54%硫酸铝改性的硅酸钠溶液以及2.5%偶联剂，搅拌35min，形成均匀稳定的乳液。

（3）然后依次加入成膜助剂4%、流平剂1%、消泡剂1.5%，在高转速（600～850rpm）的情况下搅拌6min后静置，即得到高效的复合型水泥混凝土养护剂。

本发明上述实施方式依据JC901-2002《水泥混凝土养护剂》进行测试，结果见表2。

表2是本发明上述实施方式进行检测的结果：

实施例3

（1）将硫酸铝、硅酸钠和水按比例投入反应瓶中，其中质量百分比为：硫酸铝15%、硅酸钠25%、水60%；然后，在60℃温度下搅拌25min制得硫酸铝改性硅酸钠溶液，待用。

（2）按照配比（质量百分比）称取各组分，将水性环氧树脂乳液44%，利用搅拌器控制转速，在低转速（200～400rpm）的情况下，缓慢加入硫酸铝改性的硅酸钠溶液50%以及偶联剂1.5%，搅拌45min，形成均匀稳定的改性乳液。

（3）然后依次加入成膜助剂3%、流平剂0.5%、消泡剂1%，在高转速（600～850rpm）的情况下搅拌4min后静置，即得到高效的复合型水泥混凝土养护剂。

本发明上述实施方式依据JC901-2002《水泥混凝土养护剂》进行测试，结果见表3。

表3是本发明上述实施方式进行检测的结果：

实施例4

（1）将硫酸铝、硅酸钠和水按比例投入反应瓶中，其中质量百分比为：硫酸铝10%、硅酸钠35%、水55%；然后，在50℃温度下搅拌35min制得硫酸铝改性硅酸钠溶液，待用。

（2）按照配比（质量百分比）称取各组分，将35%水性环氧树脂乳液，利用搅拌器控制转速，在低转速（200～400rpm）的情况下，缓慢加入硫酸铝改性的硅酸钠溶液56%以及偶联剂1.5%，搅拌45min，形成均匀稳定的改性乳液。

（3）然后依次加入成膜助剂6%、流平剂0.5%、消泡剂1%，在高转速（600～850rpm）的情况下搅拌5min后静置，即得到高效的复合型水泥混凝土养护剂。

本发明上述实施方式依据JC901-2002《水泥混凝土养护剂》进行测试，结果见表4。

表4是本发明上述实施方式进行检测的结果：

Claims

1.一种复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，包括以下质量百分比组分：水性环氧树脂乳液35%～45%，硫酸铝改性硅酸钠溶液50%～60%，成膜助剂3%～6%，偶联剂1%～2.5%，消泡剂0.5%～3%，流平剂1%～2.5%。

2.根据权利要求1所述的复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，所述硫酸铝改性硅酸钠溶液，其制备工艺为：将质量百分比为硫酸铝10%～15%、硅酸钠20%～35%和水50%～70%投入反应瓶中，然后在35℃～65℃温度下搅拌25min～40min制得。

3.根据权利要求1所述的复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，所述的成膜助剂为丙二醇丁醚。

4.根据权利要求1所述的复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

5.根据权利要求1所述的复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，所述的消泡剂为聚甲基硅醚。

6.根据权利要求1所述的复合型水泥混凝土养护剂，其特征在于，所述的流平剂为聚氨酯类流平剂。

7.一种复合型水泥混凝土养护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先按权利要求1的质量百分比称取各组分；首先将水性环氧树脂乳液加入反应釜，控制搅拌器转速200～400rpm的情况下，再加入硫酸铝改性的硅酸钠溶液、偶联剂，搅拌25～45min，形成均匀稳定的改性乳液；

8.根据权利要求7所述的复合型水泥混凝土养护剂的制备方法，其特征在于，所述硫酸铝改性硅酸钠溶液，其制备工艺为：将质量百分比为硫酸铝10%～15%、硅酸钠20%～35%和水50%～70%投入反应瓶中，然后在35℃～65℃温度下搅拌25min～40min制得。