CN104529526B - 一种乳液型混凝土养护剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳液型混凝土养护剂，其原料包括如下重量份的组分：预乳液80～99重量份、乳化剂1～2重量份、引发剂1.5～4重量份、成膜助剂1～3重量份、混凝土晶须增强剂3～5重量份和水100～200重量份。本发明的乳液型混凝土养护剂具有保水率高，混凝土耐磨效果好，使施工程序得到了简化，同时对混凝土强度及工作性能没有影响等优点。

Description

一种乳液型混凝土养护剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种乳液型混凝土养护剂及其制备方法。

背景技术

在混凝土施工中混凝土养护是一个非常重要的环节。混凝土的强度来源于水泥的水化，而水泥水化只能在被水填充的毛细管内发生，因此，必须创造条件防止水分由毛细管中蒸发失去，才能使水泥充分水化，以保证混凝土的强度不断增长。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。

混凝土的传统养护方法是覆盖湿麻袋、湿草袋或堆湿沙后再洒水，既费人力物力也费时间，而且满足不了高层建筑的梁柱、大型建筑物和缺水干旱地区的施工要求。为此，国内外开展了用化学养生法对混凝土进行养护的研究。化学养生法一般是在新浇注的混凝土表面涂抹养护剂，与传统的养护法相比，具有省工、省时、节水等优点。适用于公路、机场道坪、高层建筑、桥梁等工程的养护。对水源缺乏地区或无法采用常规方法养护的工程，更显示出其优越性。

纵观国内外市场中混凝土养护剂产品，主要的产品品种包括石蜡乳液、以水玻璃为主的硅酸盐水溶液、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。其中，石蜡乳液在干燥后形成良好的低分子成膜物，有很好的憎水性，在混凝土表面既保水、又易破膜，操作安全、无毒，可以有效地防止混凝土表面水分蒸发，特别在夏季干旱情况下对混凝土表面的养护效果是很好的。但是，石蜡乳液在使用时喷涂时间的掌握与混凝土拌合成型后表面泌水情况有关，如果掌握不当，就会影响混凝土的表面强度，乃至影响其内部结构；至于水玻璃为主的硅酸盐水溶液养护剂，这类材料价格低廉，喷涂在混凝土表面后，能形成胶状硅酸盐，填充混凝土表层的孔隙，使其硬化。但干涸后，不能形成真正可靠完整的防水膜。据资料报道，该类养护剂保水率仅为20％～30％；溶剂型树脂溶液成膜后可以有效防止混凝土表层水分蒸发，但除了上述所提及的价格和环保因素外，同石蜡乳液型养护剂一样，这类养护剂对于混凝土表层的养护效果也与喷涂时间的掌握有关。必须严格控制在混凝土表面刚刚停止泌水时进行喷洒。过早喷涂，养护剂的一些成分易被混凝土表面的自由水稀释，进人混凝土表层，破坏其水化结构，造成表面疏松，影响表面强度；过迟喷涂，则易造成混凝土表层水化反应所需水量的缺乏，引起龟裂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种乳液型混凝土养护剂。

本发明的另一目的在于提供上述乳液型混凝土养护剂的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种乳液型混凝土养护剂，其原料包括如下重量份的组分：

预乳液的原料包括第一单体、含巯基化合物、第三单体、乳化剂和水，上述预乳液的原料的重量比为40～50:10～20:30～40:0.5～1:80～99，其中：

第一单体的结构通式为：

上述第一单体中的R₁、R₂、R₃为H或CH₃，m为5-100；

含巯基化合物的结构通式为：

上述巯基化合物中的R₁为H或CH₃，R₂为H或CH₃，R₃为H或CH₃，m为5-100，Y为CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、CH₃(CH₂)₂或CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂；

第三单体的结构通式为：

上述第三单体中的R₄为H或CH₃，M为CH₃或CH₂CH₃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述的引发剂为水溶性偶氮类引发剂。

进一步优选的，所述的引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐(V-50引发剂)和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044引发剂)中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述的成膜助剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯(DPOA)和丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述混凝土晶须增强剂为硫酸钙晶须和硅酸钙晶须中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的至少一种。

一种上述乳液型混凝土养护剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将第一单体、第二单体、催化剂和阻聚剂混合进行反应，反应温度为80～90℃，持续通入氮气反应2～3h，反应结束后降温，生成所述含巯基化合物，其中第一单体和第二单体的重量比为50～100:10～20，催化剂占第一单体和第二单体的重量和的1～2％，阻聚剂占第一单体和第二单体的重量和的0.05～0.2％，第二单体为巯基乙酸、3-巯基丙酸、2-巯基丁酸或6-巯基-己酸；

(2)将第一单体、步骤(1)制得的含巯基化合物、第三单体、乳化剂和水按40～50:10～20:30～40:0.5～1:80～99的重量比混合后，常温搅拌20～40min，即得到预乳液；

(3)按如下重量份称取各组分：

将水和乳化剂混合后，搅拌升温至50～60℃时加入0.5～1份的引发剂，同时滴加预乳液和剩余的引发剂，滴加完毕保温1～2h，降到室温后加入成膜助剂和混凝土晶须增强剂，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

在本发明的一个优选实施方案中，所述催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸和次磷酸中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述阻聚剂为对苯二酚、吩噻嗪和二苯胺中的至少一种。

本发明的有益效果是：

1.本发明的乳液型混凝土养护剂主要是通过采用聚氧乙烯醚与含巯基的酸酯化形成交联型结构，成膜性更好，性能稳定，并且引入了混凝土增强晶须等物质，在混凝土浇注成型后，将其涂抹或喷涂混凝土表面，使表面形成一层致密的保护层，不仅把混凝土拌和水留在里面起自养护的作用，而且有效地防止了水分挥发时造成的毛细孔道，从而提高了混凝土的强度和耐磨性能，减少混凝土裂纹的产生，对混凝土强度及工作性能没有影响，同时使施工程序得到了简化；

2.本发明的乳液型混凝土养护剂的制备方法，操作简便，条件容易控制，性能稳定，易于工业化生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

下述实施例中：

第一单体的结构通式为：

上述第一单体中的R₁、R₂、R₃为H或CH₃，m为5-100；

含巯基化合物的结构通式为：

上述巯基化合物中的R₁为H或CH₃，R₂为H或CH₃，R₃为H或CH₃，m为5-100，Y为CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、CH₃(CH₂)₂或CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂；

第三单体的结构通式为：

上述第三单体中的R₄为H或CH₃，M为CH₃或CH₂CH₃。

实施例1

(1)将烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-2400)、巯基乙酸、浓硫酸和对苯二酚混合进行反应，反应温度为90℃，持续通入氮气反应3h，反应结束后降温，生成含巯基化合物，其中烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-2400)和巯基乙酸的重量比为80:12，浓硫酸占烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-2400)和巯基乙酸的重量和的1.2％，对苯二酚占烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-2400)和巯基乙酸的重量和的0.1％；

(2)将烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-2400)、步骤(1)制得的含巯基化合物、丙烯酸甲酯、AEO和水按40:10:35:0.5:80的重量比混合后，常温搅拌30min，即得到预乳液；

(3)按如下重量份称取各组分：

将水和SDBS混合后，搅拌升温至50℃时加入1重量份的V-50，同时滴加预乳液和剩余的V-50，滴加完毕保温1h，降到室温后加入DPOA和硫酸钙晶须，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

实施例2

(1)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)、3-巯基丙酸、次磷酸和二苯胺混合进行反应，反应温度为80℃，持续通入氮气反应2.5h，反应结束后降温，生成含巯基化合物，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)和3-巯基丙酸的重量比为90:18，次磷酸占甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)和3-巯基丙酸的重量和的1.5％，二苯胺占甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)和3-巯基丙酸的重量和的0.15％；

(2)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-2400)、步骤(1)制得的含巯基化合物、甲基丙烯酸甲酯、AEO和水按45:15:30:1:90的重量比混合后，常温搅拌25min，即得到预乳液；

(3)按如下重量份称取各组分：

将水和SDBS混合后，搅拌升温至60℃时加入0.8重量份的VA-044，同时滴加预乳液和剩余的VA-044，滴加完毕保温1h，降到室温后加入PMA和硅酸钙晶须，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

实施例3

(1)将异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)、2-巯基丁酸、对甲苯磺酸和吩噻嗪混合进行反应，反应温度为85℃，持续通入氮气反应2.5h，反应结束后降温，生成含巯基化合物，其中异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)和2-巯基丁酸的重量比为70:20，对甲苯磺酸占异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)和2-巯基丁酸的重量和的2％，吩噻嗪占异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)和2-巯基丁酸的重量和的0.2％；

(2)将异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)、步骤(1)制得的含巯基化合物、丙烯酸乙酯、AEO和水按50:20:35:0.7:85的重量比混合后，常温搅拌20min，即得到预乳液；

(3)按如下重量份称取各组分：

将水和SDBS混合后，搅拌升温至60℃时加入0.5重量份的VA-044，同时滴加预乳液和剩余的VA-044，滴加完毕保温1h，降到室温后加入PMA和硅酸钙晶须，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

实施例4

(1)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-3000)、6-巯基己酸、对甲苯磺酸和对苯二酚混合进行反应，反应温度为85℃，持续通入氮气反应2h，反应结束后降温，生成含巯基化合物，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-3000)和6-巯基己酸的重量比为80:12，对甲苯磺酸占甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-3000)和6-巯基己酸的重量和的2％，对苯二酚占甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-3000)和6-巯基己酸的重量和的0.1％；

(2)将甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG-3000)、步骤(1)制得的含巯基化合物、甲基丙烯酸乙酯、AEO和水按45:20:40:0.8:95的重量比混合后，常温搅拌40min，即得到预乳液；

(3)按如下重量份称取各组分：

将水和SDBS混合后，搅拌升温至50℃时加入0.6重量份的V-50，同时滴加预乳液和剩余的V-50，滴加完毕保温1h，降到室温后加入DPOA和硫酸钙晶须，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

实施例5

将实施例1至4中得到的乳液型混凝土养护剂，按JC 901-2002《水泥混凝土养护剂》标准进行测量，测试其有效保水率、干燥时间和抗压强度比，结果均符合JC 901-2002标准要求，具体测试结果如下表所示：

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：其原料包括如下重量份的组分：

预乳液的原料包括第一单体、含巯基化合物、第三单体、乳化剂和水，上述预乳液的原料的重量比为40～50:10～20:30～40:0.5～1:80～99，其中：

第一单体的结构通式为：

上述第一单体中的R₁、R₂、R₃为H或CH₃，m为5-100；

含巯基化合物的结构通式为：

上述含巯基化合物中的R₁为H或CH₃，R₂为H或CH₃，R₃为H或CH₃，m为5-100，Y为CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂或CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂；

第三单体的结构通式为：

上述第三单体中的R₄为H或CH₃，M为CH₃或CH₂CH₃；

其制备方法包括如下步骤：

(1)将第一单体、第二单体、催化剂和阻聚剂混合进行反应，反应温度为80～90℃，持续通入氮气反应2～3h，反应结束后降温，生成所述含巯基化合物，其中第一单体和第二单体的重量比为50～100:10～20，催化剂占第一单体和第二单体的重量和的1～2％，阻聚剂占第一单体和第二单体的重量和的0.05～0.2％，第二单体为巯基乙酸、3-巯基丙酸、2-巯基丁酸或6-巯基-己酸；

(2)将第一单体、步骤(1)制得的含巯基化合物、第三单体、乳化剂和水按相应的重量比混合后，常温搅拌20～40min，即得到预乳液；

(3)按重量份称取各原料组分，将水和乳化剂混合后，搅拌升温至50～60℃时加入0.5～1份的引发剂，同时滴加预乳液和剩余的引发剂，滴加完毕保温1～2h，降到室温后加入成膜助剂和混凝土晶须增强剂，混合均匀后出料，得到所述乳液型混凝土养护剂。

2.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述的引发剂为水溶性偶氮类引发剂。

3.如权利要求2所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述的引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述的成膜助剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯和丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述混凝土晶须增强剂为硫酸钙晶须和硅酸钙晶须中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸和次磷酸中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种乳液型混凝土养护剂，其特征在于：所述阻聚剂为对苯二酚、吩噻嗪和二苯胺中的至少一种。