CN105646767A - 一种混凝土高吸水树脂型自养护材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种混凝土高吸水树脂型自养护材料及其制备方法，是向混凝土内部引入养护水分的高吸水树脂型功能组分材料，内含去离子水、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、互穿网络聚合物、丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物、还原剂、交联剂和引发剂，经恒温聚合反应、静置、剪切、烘干和粉碎制得。通过引入对碱性离子溶液强吸收的乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺和互穿网络聚合物，解决了传统高吸水树脂对水泥水化溶液吸收差的问题；采用丙烯酸（不中和）及丙烯酸衍生物，简化了制备方法和设备。其对水和混凝土拌合物离心液的吸收率比为0.5～1.2，粒径0.1μm～50.0μm，降低了自养护材料易导致混凝土和易性不良和力学性能损失的风险。

Description

一种混凝土高吸水树脂型自养护材料及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，涉及一种混凝土高吸水树脂型自养护材料及其制备方法。
背景技术
目前，走资源节约型发展道路已成为混凝土工程可持续发展的必然，提高工程施工建设质量、延长工程使用寿命是建设发展的核心。混凝土工程施工开裂问题普遍存在，并随高强混凝土广泛应用，开裂问题加剧。施工裂缝加速混凝土工程劣化，造成工程质量存在先天不足，严重影响服役安全性、适用性和耐久性。如何提升混凝土工程施工裂缝防治技术，是当今国际关注的重大技术问题。
混凝土养护方法包括外养护和自养护，外养护为目前混凝土工程普遍采用的方式，包括湿制养护（洒水和湿覆盖等）和保水养护（表面化学养生和覆盖塑料膜等）。外养护的技术缺陷如下：（1）养护作用范围局限于结构表层混凝土，对结构内部混凝土养护作用有限，尤其对于低渗透性的高强混凝土养护效果更有限；（2）在干旱或夏季高温地区，混凝土收缩开裂倾向加剧，加之养护水蒸发快，养护质量难以保证；（3）拆模期内构件收缩开裂明显，外养护不能及时对未拆模构件立面和底面养护；（4）对于构件立面和隐蔽复杂部位，外养护施工难度大，养护质量不易保证。外养护技术防治混凝土收缩作用不足，是导致混凝土工程施工开裂严重的重要原因。
自养护指在混凝土浇筑成型后，不需外部补充养护水分，仅依靠自养护材料内部储存水分，实时、持续地为混凝土提供养护水分，即可达到优异的养护效果。相比外养护，自养护有益于提高混凝土养护施工质量，主要原因如下：（1）相比外养护水需要迁移至混凝土内部发挥养护作用，因自养护材料均匀分散于混凝土内部，储存养护水分仅需迁移极短距离，即可发挥养护作用，可实现混凝土表层和内部同步养护以提升养护施工质量，作用效果对低渗透性的高强混凝土尤为突出；（2）在干旱或夏季高温地区，外养护水挥发快，养护质量难以保证，自养护水分因混凝土基体阻隔，水分难以挥发，有益于提升养护施工质量；（3）可实现拆模期内混凝土构件和拆模后构件立面、隐蔽与复杂部位的及时养护，降低养护施工难度；（4）避免施工水分流失和蒸发问题，节省水资源和施工人力、物力。
然而，现有自养护材料及其制备方法存在诸多缺陷，距工程规模化应用尚有较大距离，主要问题如下：（1）缺乏自养护材料对混凝土中胶凝材料水化溶液吸收率的设计，现有研究多以水吸收率、饱和氢氧化钙溶液或氯化钠溶液吸收率替代，易导致自养护材料应用效果不足，并产生混凝土和易性不良及力学性能降低等负面问题，实际上，胶凝材料水化溶液为高碱性复杂离子溶液，本发明人研究发现，上述替代方法测得的吸收率高出实际胶凝材料水化溶液吸收率6倍以上；（2）高吸水树脂型自养护材料颗粒偏粗，易降低自养护性能和混凝土力学性能；（3）高吸水树脂自养护材料反应体系中缺乏缓冲体系，易发生单体爆聚形成聚合密度不均匀等问题；（4）化学合成反应缺乏对反应热量释放的控制，易导致生产安全性问题。
鉴于此，本发明人基于此类产品设计制造多年经验及专业知识，综合运用高分子材料分子结构设计、混凝土材料学和混凝土结构工程等多学科原理，积极研究创新，以期创设一种新型的自养护材料和自养护混凝土，能够改进现有技术诸多缺陷，使其更具有实用性，经过多年研究和实践，提出本发明。
发明内容
本发明提供一种高吸水树脂型自养护材料及其制备方法，要解决现有外养护技术防治混凝土收缩作用不足、易导致混凝土工程施工开裂的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种混凝土高吸水树脂型自养护材料，作为自养护功能组分掺入混凝土，其特征在于，其配方中各组分的重量份比为：
乙二胺四乙酸二钠0.01～0.90份；
三乙醇胺0.05～1.00份；
互穿网络聚合物1～20份；
丙烯酸及（或）其衍生物1～20份；
丙烯酰胺及（或）其衍生物16～67份；
还原剂0.006～0.040份；
交联剂0.02～0.20份；
引发剂0.02～0.20份；
去离子水100份。
其中，所述互穿网络聚合物可以为聚氧乙烯醚系列、聚乙二醇系列、聚乙二醇单甲醚系列或聚乙烯醇系列单体中的一种或至少两种的混合物。
所述丙烯酸及（或）其衍生物可以为C4～C8的单烯式不饱和酸，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯之中的一种或至少两种的混合物。
优选的，丙烯酰胺及（或）其衍生物为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或N-羟甲基丙烯酰胺之中的一种或至少两种的混合物。
优选的，所述还原剂为N，N，N′N′-四甲基乙二胺；所述交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠之中的一种或至少两种的混合物。
优选的，所述自养护材料为颗粒状，颗粒平均粒径为0.1μm～50.0μm，至少有占总重量90%的颗粒粒径小于60μm。
本发明还涉及上述混凝土高吸水树脂型自养护材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、称取100重量份去离子水和0.01～0.90重量份乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀；
步骤二、称取0.05～1.00份三乙醇胺，加入步骤一所述的反应器中搅拌均匀；
步骤三、称取1～20份互穿网络聚合物，加入步骤二所述的反应器中搅拌均匀；
步骤四、称取0.006～0.040份还原剂，加入步骤三所述的反应器中搅拌均匀；
步骤五、称取0.02～0.20份交联剂，加入步骤四所述的反应容器中搅拌均匀；
步骤六、称取1～20份丙烯酸及（或）其衍生物，加入步骤五所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
步骤七、称取16～67份丙烯酰胺及（或）其衍生物加入步骤六所述的反应器中搅拌均匀；
步骤八、称取0.02～0.20份引发剂加入步骤七所述的反应器中搅拌均匀；
步骤九、将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为60～90℃，并继续保温3～8小时后在室温静置20～24小时完成化学反应；
步骤十、将步骤九的反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在60～120℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
步骤十一、将步骤十得到的干燥完成的物质粉碎至需要的粒径，至此，混凝土高吸水树脂型自养护材料的制备完成。
其中，所述步骤九中，可以在恒温器内部放置托盘，将反应物制备成厚度小于2厘米的薄层反应体系。
本发明还保护一种利用上述混凝土高吸水树脂型自养护材料制作的自养护混凝土，包括水泥混凝土和混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述混凝土高吸水树脂型自养护材料在水泥混凝土中掺量为0.05%～0.80%（占凝胶材料质量百分比）。
上述自养护混凝土对去离子水的吸收率为5倍～150倍，对新拌混凝土离心液吸收率为3倍～150倍，对新拌混凝土离心液吸收率与对去离子水吸收率的比值为0.5～1.2。
本发明高吸水树脂型自养护材料吸附养护水，并均匀分散于混凝土中，将施工养护水储存于混凝土内部，随混凝土中胶凝材料水化，在湿度梯度作用下自养护材料持续释放养护水。与现有混凝土养护技术相比，本发明产品具有以下优点：
1、经本发明所述制备方法制取的高吸水树脂型自养护材料，具备优异的自养护性能指标，其对去离子水的吸收率（DW）为5倍～150倍，对新拌混凝土离心液吸收率(CH)为3倍～150倍，且DW/CH为0.5～1.2；同时，颗粒平均粒径为0.1μm～50.0μm，至少有90%（质量比）的颗粒粒径小于60μm，可有效保证高吸水树脂型自养护材料的自养护性能，并避免了同类技术易导致自养护混凝土和易性不良和降低力学性能等问题；
2、在制备高吸水树脂自养护材料反应体系中，添加胺类有机表面活性剂与反应溶液组成缓冲体系，使反应体系能量转化平稳进行，可避免单体爆聚形成聚合密度不均匀问题；
3、聚合反应中采用薄层合成法，控制反应热量的释放，使反应体系温和平稳，简化了合成制备工艺，提高了生产安全性；
4、通过使用胺类表面活性剂，结合互穿网络聚合物的凝胶增强作用，提升了自养护材料对水和溶液及新拌混凝土离心液吸收率一致性，实现了对混凝土和易性及力学性能影响的量化控制。
综上，本发明的混凝土高吸水树脂型自养护材料性能优异，化学合成制备方法高效、安全和节能；可有效提高混凝土养护施工质量，降低混凝土收缩变形和开裂问题，有益于提升混凝土工程施工建设品质和服役期安全性、适用性和耐久性。
附图说明
图1是本发明涉及的六种混凝土的抗压强度测试结果；
图2是本发明涉及的六种混凝土的抗折强度测试结果；
图3是本发明涉及的六种混凝土的收缩测试结果。
具体实施方式
本发明具体涉及一种混凝土高吸水树脂型自养护材料，其包含乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、互穿网络聚合物、丙烯酸及（或）其衍生物、丙烯酰胺及（或）其衍生物、还原剂、交联剂、引发剂和去离子水。其中，优选各组分的重量份比为：乙二胺四乙酸二钠0.01～0.90份；三乙醇胺0.05～1.00份；互穿网络聚合物1～20份；丙烯酸及（或）其衍生物1～20份；丙烯酰胺及（或）其衍生物16～67份；还原剂0.006～0.040份；交联剂0.02～0.20份；引发剂0.02～0.20份；去离子水100份。本发明还涉及一种利用上述的混凝土高吸水树脂型自养护材料制作自养护混凝土，包括水泥混凝土和混凝土高吸水树脂型自养护材料，所述混凝土高吸水树脂型自养护材料在水泥混凝土中掺量为0.05%～0.80%（占凝胶材料质量百分比）。
以下结合具体五个具体实施例对本发明的特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围：
实施例1
配方组成：100份去离子水，0.01份乙二胺四乙酸二钠，0.05份三乙醇胺，2.5份聚氧乙烯醚单体，0.006份N，N，N′N′-四甲基乙二胺，0.025份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，1份丙烯酸，25份乙基丙烯酰胺，0.02份过硫酸钾。
制备方法：
（1）依次准确称量去离子水和乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀;
（2）准确称量三乙醇胺,加入步骤(1)所述的反应器中搅拌均匀;
（3）准确称量聚氧乙烯醚系列单体,加入步骤(2)所述的反应器中搅拌均匀;
（4）准确称量N，N，N′N′-四甲基乙二胺，依次加入步骤(3)所述的反应器中搅拌均匀；
（5）准确称量N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，加入步骤(4)所述的反应容器中搅拌均匀；
（6）准确称量丙烯酸，加入步骤(5)所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
（7）准确称量乙基丙烯酰胺，加入步骤(6)所述的反应器中搅拌均匀；
（8）准确称量过硫酸钾，加入步骤(7)所述的反应器中搅拌均匀；
（9）将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为70℃，并继续保温3小时后在室温静置24小时；
（10）将步骤（9）反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在105℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
（11）将（10）冲击粉碎25分钟，即制得混凝土高吸水树脂型自养护材料。
材料性能检测：根据实施例1制得自养护材料A，测试其去离子水吸收率（DW）、新拌混凝土离心液(CH)、平均粒径（Da）和90%颗粒通过率对应粒径(D90)，测试数据见表1。
表1.自养护材料A性能指标测试值
实施例2S
配方组成：100份去离子水，0.02份乙二胺四乙酸二钠，0.07份三乙醇胺，20份聚乙二醇单体，0.02份N，N，N′N′-四甲基乙二胺，0.1份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，4份甲基丙烯酸，50份丙烯酰胺，0.055份过硫酸铵。
制备方法：
（1）依次准确称量去离子水和乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀;
（2）准确称量三乙醇胺,加入步骤(1)所述的反应器中搅拌均匀;
（3）准确称量聚氧乙烯醚系列单体,加入步骤(2)所述的反应器中搅拌均匀;
（4）准确称量N，N，N′N′-四甲基乙二胺，依次加入步骤(3)的反应器中搅拌均匀；
（5）准确称量N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，加入步骤(4)所述的反应容器中搅拌均匀；
（6）准确称量丙烯酸，加入步骤(5)所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
（7）准确称量乙基丙烯酰胺，加入步骤(6)所述的反应器中搅拌均匀；
（8）准确称量过硫酸铵，加入步骤(7)所述的反应器中搅拌均匀；
（9）将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为70℃，并继续保温3小时后在室温静置24小时；
（10）将步骤（9）反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在105℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
（11）将（10）冲击粉碎25分钟，即制得混凝土高吸水树脂型自养护材料。
材料性能测试：根据实施例2制得自养护材料B，测试其去离子水吸收率（DW）、新拌混凝土离心液(CH)、平均粒径（Da）和90%颗粒通过率对应粒径(D90)，测试数据见表2。
表2.自养护材料B性能指标测试值
实施例3
配方组成：100份去离子水，0.02份乙二胺四乙酸二钠，0.07份三乙醇胺，20份聚乙二醇单体，0.02份N，N，N′N′-四甲基乙二胺，0.1份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，4份甲基丙烯酸，50份丙烯酰胺，0.055份过硫酸铵。
制备方法：
（1）依次准确称量去离子水和乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀;
（2）准确称量三乙醇胺,加入步骤(1)所述的反应器中搅拌均匀;
（3）准确称量聚乙二醇单体,加入步骤(2)所述的反应器中搅拌均匀;
（4）准确称量N，N，N′N′-四甲基乙二胺，依次加入步骤(3)所述的反应器中搅拌均匀；
（5）准确称量N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，加入步骤(4)所述的反应容器中搅拌均匀；
（6）准确称量甲基丙烯酸，加入步骤(5)所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
（7）准确称量丙烯酰胺，加入步骤(6)所述的反应器中搅拌均匀；
（8）准确称量过硫酸铵，加入步骤(7)所述的反应器中搅拌均匀；
（9）将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为65℃，并继续保温4小时后在室温静置24小时；
（10）将步骤（9）反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在100℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
（11）将（10）冲击粉碎12分钟，即制得混凝土高吸水树脂型自养护材料。
材料性能测试：根据实施例3制得自养护材料C，测试其去离子水吸收率（DW）、新拌混凝土离心液(CH)、平均粒径（Da）和90%颗粒通过率对应粒径(D90)，测试数据见表3：
表3.自养护材料C性能指标测试值
实施例4
配方组成：100份去离子水，0.05份乙二胺四乙酸二钠，0.08份三乙醇胺，6份聚乙二醇单甲醚单体，0.04份N，N，N′N′-四甲基乙二胺，0.15份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，20份N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯，60份N-羟甲基丙烯酰胺，0.18份过硫酸铵。
制备方法：
（1）依次准确称量去离子水和乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀;
（2）准确称量三乙醇胺,加入步骤(1)所述的反应器中搅拌均匀;
（3）准确称量聚乙二醇单甲醚单体,加入步骤(2)所述的反应器中搅拌均匀;
（4）准确称量N，N，N′N′-四甲基乙二胺，依次加入步骤(3)所述的反应器中搅拌均匀；
（5）准确称量N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，加入步骤(4)所述的反应容器中搅拌均匀；
（6）准确称量N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯，加入步骤(5)所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
（7）准确称量N-羟甲基丙烯酰胺，加入步骤(6)所述的反应器中搅拌均匀；
（8）准确称量过硫酸铵，加入步骤(7)所述的反应器中搅拌均匀；
（9）将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为70℃，并继续保温6小时后在室温静置24小时；
（10）将步骤（9）反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在90℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
（11）将（10）冲击粉碎25分钟，即制得混凝土高吸水树脂型自养护材料。
材料性能测试：根据实施例4制得自养护材料D，测试其去离子水吸收率（DW）、新拌混凝土离心液(CH)、平均粒径（Da）和90%颗粒通过率对应粒径(D90)，测试数据见表4：
表4.自养护材料D性能指标测试值
实施例5
配制高吸水树脂型自养护混凝土，原材料如下：
（1）水泥：P·I42.5硅酸盐水泥；
（2）细骨料：连续级配河砂，细度模数2.5，级配II区，表观密度2620kg/m3；
（3）粗骨料：连续级配碎石，最大粒径20mm，压碎指标5%，表观密度2830kg/m3；
（4）高效减水剂：液体聚羧酸类高效减水剂，固含量20%；
（5）自养护材料：分别选用实施例1～4制备的高吸水树脂型混凝土自养护材料A、B、C和D，具体材料配比及制备方法见实施例1～4。
共制备六种混凝土，具体为：应用高吸水树脂型混凝土自养护材料A、B、C和D，按照设计掺量0.3%（占水泥质量，下同），分别配制自养护混凝土P1～P4，仅应用高吸水树脂型自养护材料B，按照设计掺量0.625%（占水泥质量），配制自养护混凝土P5，同时，不使用高吸水树脂型混凝土自养护材料，配制高强混凝土P0作为参比混凝土，六种混凝土配合比见表5，与传统混凝土用水率的计算方法不同，自养护混凝土的用水量由公式（1）计算得出：
公式（1）
式中：w-自养护混凝土用水量，kg/m3；c-水泥质量，kg/m3；c/w0-强度等级设计水灰比，无量纲；s-高吸水树脂型自养护材料质量，kg/m3；CH-新拌混凝土离心液吸收率，%。
表5.自养护混凝土和参比混凝土的配合比单位：kg/m3
自养护混凝土和参比混凝土试件制备与性能测试步骤如下：
（1）根据表5内所列的配合比，进行原材料称量；
（2）将高吸水树脂型自养护材料加入水中，利用电动分散机混匀，制成高吸水树脂型自养护材料和水的混合液，分散机转速不低于500转/分钟,叶片线速度不低于3米/秒，分散时间不低于20秒；
（3）将水泥、砂、石以及（2）中所述混合液和高效减水剂依次加入混凝土搅拌机，拌合至混凝土和易性达到稳定；
（4）由搅拌机中取出混凝土，测试坍落度（出机、30分钟和60分钟），并浇筑制备混凝土力学性能和收缩测试件；
（5）在室内自然环境下中，养护混凝土测试件24小时后脱模；
（6）混凝土收缩测试。脱模混凝土试件立即开始收缩测试，测试环境为室内自然环境，测试过程中不浇水，测试方法采用GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》所述立式接触法；
（7）混凝土力学性能测试。脱模混凝土力学性能试件继续养护至3天、7天、28天、56天和90天龄期，养护条件为室内自然环境，测试过程中不浇水，测试抗压强度和劈裂抗拉强度，测试方法采用GB/T500081-2009《普通混凝土力学性能试验方法标准》所述标准方法。
自养护混凝土和参比混凝土坍落度测试值见表6：
表6.自养护混凝土和参比混凝土坍落度对比分析表
自养护混凝土和参比混凝土抗压强度和抗折强度测试值分别见图1和图2，自养护混凝土和参比混凝土收缩测试值见图3。
以上表6和图1～3的数据可以看出，本发明高吸水树脂型自养护材料应用性能优异，在和易性、力学性能和体积稳定性的关键指标上，相对高强混凝土P0，应用该材料制备的自养护混凝土均有大幅度提升。同时，在本发明公开配比范围内，灵活调整自养护材料用量，即可制备系列不同配比自养护混凝土，满足不同工程需要，易于实际工程应用，本发明具有普适性、便捷性和有效性。
本发明对解决混凝土工程施工养护不良问题，防治混凝土工程施工开裂，提升工程安全性、适用性和耐久性，促进混凝土基础设施建设可持续发展，节约工程服役期高额维护维修费用，具有重要的社会和经济意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土高吸水树脂型自养护材料，作为自养护功能组分掺入混凝土，其特征在于，其配方中各组分的重量份为：
乙二胺四乙酸二钠0.01～0.90份；
三乙醇胺0.05～1.00份；
互穿网络聚合物1～20份；
丙烯酸及（或）其衍生物1～20份；
丙烯酰胺及（或）其衍生物16～67份；
还原剂0.006～0.040份；
交联剂0.02～0.20份；
引发剂0.02～0.20份；
去离子水100份。
2.根据权利要求1所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述互穿网络聚合物为聚氧乙烯醚系列、聚乙二醇系列、聚乙二醇单甲醚系列或聚乙烯醇系列单体中的一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述丙烯酸及（或）其衍生物为C4～C8的单烯式不饱和酸，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯之中的一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，丙烯酰胺及（或）其衍生物为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或N-羟甲基丙烯酰胺之中的一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述还原剂为N，N，N′N′-四甲基乙二胺；所述交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠之中的一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述自养护材料为颗粒状，颗粒平均粒径为0.1μm～50.0μm，至少有占总重量90%的颗粒粒径小于60.0μm。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、称取100重量份去离子水和0.01～0.90重量份乙二胺四乙酸二钠，加入反应容器中搅拌均匀；
步骤二、称取0.05～1.00份三乙醇胺，加入步骤一所述的反应器中搅拌均匀；
步骤三、称取1～20份互穿网络聚合物，加入步骤二所述的反应器中搅拌均匀；
步骤四、称取0.006～0.040份还原剂，加入步骤三所述的反应器中搅拌均匀；
步骤五、称取0.02～0.20份交联剂，加入步骤四所述的反应容器中搅拌均匀；
步骤六、称取1～20份丙烯酸及（或）其衍生物，加入步骤五所述的反应器中搅拌均匀，操作时间小于10分钟；
步骤七、称取16～67份丙烯酰胺及（或）其衍生物加入步骤六所述的反应器中搅拌均匀；
步骤八、称取0.02～0.20份引发剂加入步骤七所述的反应器中搅拌均匀；
步骤九、将混合物转移至恒温器中进行聚合反应，恒温器中温度为60～90℃，并继续保温3～8小时后在室温静置20～24小时完成化学反应；
步骤十、将步骤九的反应生成物机械分割成碎块状，等效粒径小于2厘米，在60～120℃恒温干燥箱中干燥至恒重；
步骤十一、将步骤十得到的干燥完成的物质粉碎至需要的粒径，至此，混凝土高吸水树脂型自养护材料的制备完成。
8.根据权利要求7所述的混凝土高吸水树脂型自养护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤九中，在恒温器内部放置托盘，将反应物制备成厚度小于2厘米的薄层反应体系。
9.一种利用权利要求1～6任意一项所述的高吸水树脂型自养护材料制作的自养护混凝土，包括水泥混凝土和高吸水树脂型自养护材料，其特征在于，所述高吸水树脂型自养护材料在水泥混凝土中掺量为0.05%～0.80%（占凝胶材料质量百分比）。
10.根据权利要求9所述的一种高吸水树脂型自养护材料制作的自养护混凝土，其特征在于：所述自养护混凝土对去离子水的吸收率为5倍～150倍，对新拌混凝土离心液吸收率为3倍～150倍，对新拌混凝土离心液吸收率与对去离子水吸收率的比值为0.5～1.2。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106810641A (zh) * 2016-12-28 2017-06-09 中建商品混凝土眉山新材料有限公司 一种混凝土水分蒸发抑制剂及其制备方法、应用
CN108516866A (zh) * 2018-04-20 2018-09-11 安徽瑞和新材料有限公司 一种改性高吸水树脂内养护剂的制备方法
CN109082891A (zh) * 2018-08-21 2018-12-25 界首市双鑫纺织有限公司 一种高吸水干发巾的制备方法
CN114014995A (zh) * 2021-11-26 2022-02-08 中建西部建设新材料科技有限公司 一种交联型聚醚类混凝土保水剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143770A (zh) * 2007-08-24 2008-03-19 武汉市海格尔科技有限公司 混凝土内养护剂及其制备方法
CN102145984A (zh) * 2010-02-04 2011-08-10 赵文成 自养护混凝土
CN103496877A (zh) * 2013-09-16 2014-01-08 深圳大学 一种混凝土内养护剂、其制备方法及使用方法
TW201439025A (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Univ Nat Taiwan Normal 含聚乙二醇的半－互穿型高分子網狀結構（Ｓｅｍｉ－ＩＰＮ）水膠及其製備方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143770A (zh) * 2007-08-24 2008-03-19 武汉市海格尔科技有限公司 混凝土内养护剂及其制备方法
CN102145984A (zh) * 2010-02-04 2011-08-10 赵文成 自养护混凝土
TW201439025A (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Univ Nat Taiwan Normal 含聚乙二醇的半－互穿型高分子網狀結構（Ｓｅｍｉ－ＩＰＮ）水膠及其製備方法
CN103496877A (zh) * 2013-09-16 2014-01-08 深圳大学 一种混凝土内养护剂、其制备方法及使用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘荣进: "有机-无机复合混凝土内养护材料设计、合成与性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑 （月刊）》 *
王国建: "《多组分聚合物：原理、结构与性能》", 31 October 2013, 同济大学出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106810641A (zh) * 2016-12-28 2017-06-09 中建商品混凝土眉山新材料有限公司 一种混凝土水分蒸发抑制剂及其制备方法、应用
CN106810641B (zh) * 2016-12-28 2019-06-14 中建商品混凝土眉山新材料有限公司 一种混凝土水分蒸发抑制剂及其制备方法、应用
CN108516866A (zh) * 2018-04-20 2018-09-11 安徽瑞和新材料有限公司 一种改性高吸水树脂内养护剂的制备方法
CN109082891A (zh) * 2018-08-21 2018-12-25 界首市双鑫纺织有限公司 一种高吸水干发巾的制备方法
CN114014995A (zh) * 2021-11-26 2022-02-08 中建西部建设新材料科技有限公司 一种交联型聚醚类混凝土保水剂及其制备方法

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