CN109734477A

CN109734477A - 一种复合型混凝土养护剂的制备方法

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Publication number: CN109734477A
Application number: CN201910124783.7A
Authority: CN
Inventors: 赵兴华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明涉及一种复合型混凝土养护剂的制备方法，属于混凝土养护剂技术领域。本发明采用非均相聚和体系，以羧甲基纤维素为基质接枝丙烯酸单体，制备出一种复合乳液作为复合型混凝土养护剂的原料，添加水玻璃、尿素、甲基硅醇钠，制备出一种具有良好保水率的复合型混凝土养护剂；甲基硅醇钠具有憎水性，可以在一定程度上阻止水分的蒸发，而水玻璃容易与水泥中游离的氧化钙及水泥水化产物氢氧化钙反应形成硅酸钙的晶体，阻止水分的散失；甲基硅醇钠的Si‑O使表面变得更致密，另外尿素在养护剂中起渗透剂的作用，可以促进水玻璃渗透进入混凝土表层，堵塞混凝土表面层的毛细管，形成致密表面层，从而阻止水分的散发，使混凝土中水泥充分水化。

Description

一种复合型混凝土养护剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合型混凝土养护剂的制备方法，属于混凝土养护剂技术领域。

背景技术

水泥混凝土是当今世界范围内应用最广、用量最大、几乎随处可见的建筑材料，它具有承载力强、耐久性好，材料来源丰富的诸多优点。混凝土的性能不仅与其组成材料、良好配比相关，更与后期良好的养护密不可分。混凝土养护是一种通过控制混凝土温度和水分迁移来提高水泥水化程度的技术方法，更明确地，养护是保持混凝土饱水或接近饱水状态，使水泥水化产物能不断填充新拌混凝土中自由水空间的手段。

混凝土养护方式多种多样，但基本原理都是使混凝土保持一定湿度。传统的养护方式主要包括：水养护、蒸汽养护、埋置养护以及塑料薄膜养护。水养护主要通过浸泡、采用浸湿覆盖物或喷淋洒水方式来对混凝土早期硬化阶段进行保水养护以及硬化后期进行补水养护，通过降低混凝土水分蒸发和补充水分来促进混凝土潜在强度的发展，具体包括覆盖草帘湿布洒水养护、花管流水养护、间歇洒水养护；蒸汽养护是利用水蒸汽的保湿补水作用对混凝土进行养护，相对水养护来说蒸汽养护更为均匀有效，另外蒸汽的较高温度也促进了水泥的水化而获得更高的早期强度，具体包括管道蒸汽养护和喷淋蒸汽养护；埋置养护是利用养护材料将混凝土掩埋，主要作用是降低混凝土的表面水分蒸发，例如利用土体沙子掩埋和利用锯末掩埋；塑料薄膜养护就是在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，通过塑料薄膜的密闭性将混凝土表面与干燥环境隔离开，使薄膜内混凝土表面能保持较高的湿度从而达到养护目的。

养护剂养护相对传统养护方式是一种新型高效的混凝土养护方式，发展时间较短但发展迅速。养护剂是一种喷涂或涂刷于混凝土表面，能在混凝土表面形成一层连续不透水的密闭养护薄膜的乳液或高分子溶液。养护剂薄膜使混凝土表面与空气隔绝，降低水分蒸发，从而使混凝土利用中自身水分最大限度地完成水化作用，而混凝土自身的水分足以保证混凝土达到养护效果。

20世纪40年代初期，由美国科学家最先成功研制出混凝土薄膜养护剂，通过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。随后，英国和日本等国也相继研制出多种混凝土养护剂，并大量应用于现场浇注混凝土的养护，具有明显的技术经济效果。50年代后期，英国明文规定在飞机场混凝土跑道、公路混凝土行车道等工程上推行混凝土养护剂，并制定了相应的技术标准和试验方法。美国于1958年也颁布了养护混凝土的液体结膜剂技术标准ASTMC309-58，使养护剂更进一步得到推广应用。前苏联在70年代后期广泛采用这一工艺且取得了良好的效果，大量应用于装配式钢筋混凝土养护上。

我国从70年代末才着手研究混凝土养护剂。我国所制备的混凝土养护剂按成膜材料的表面特性来分，可分为溶剂型和水乳型。前者以各种聚合物和树脂溶液居多，后者主要包括石蜡乳液、高分子乳液、沥青乳液、氯乙烯一偏氯乙烯单体为主要原料的共聚乳液。按主要的成膜材料来分，目前我国研制生产的养护剂又可分为以下4类：水玻璃类、乳液类（石蜡、高分子）、溶剂型树脂溶液、有机无机复合类。其中有机无机复合类养护剂有效克服了单一无机或有机养护剂养护效率低的缺点，但也存在着成膜质量不稳定、无机组分的渗透性差、养护时间不宜控制、喷涂工艺复杂、气候环境适应性等问题。总的说来，我国在混凝土养护剂方面由于研究起步晚，制备原材料较少，养护剂的性能参差不齐，根据交通部公路工程检测中心和中国建筑材料科学研究院对我国70余种养护剂的测试，结果发现没有一家产品达到一等品90%保水率的效果，75%保水率的合格品也只有1/3家能够达到，而国外的5个产品均能达到一等品效果，说明我国目前养护剂的总体保水性能差，与国外存在较大差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有混凝土养护剂保水率较低的问题，提供了一种复合型混凝土养护剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

取复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠，将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理，即得复合型混凝土养护剂。

所述的复合乳液制备步骤为：

（1）取羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水；

（2）将羧甲基纤维素和去离子水混合，保温搅拌处理，得混合液；

（3）在混合液中加入过硫酸铵，继续搅拌5～10min，得反应液；

（4）在反应液中加入丙烯酸和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌1～2h，得基液；

（5）在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，进行恒温搅拌处理，冷却至室温，得复合乳液。

所述的复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠之间的比例为：按重量份数计，分别称取30～40份复合乳液、1～5份质量分数为5%尿素溶液、20～30份水玻璃、1～10份甲基硅醇钠。

所述的将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理步骤为：

（1）将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，搅拌处理，得前驱体溶液；

（2）在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌1～2h。

步骤（1）所述的羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水之间的比例为：按重量份数计，分别称取1～10份羧甲基纤维素、20～30份丙烯酸、1～5份苯乙烯、0.2～0.5份过硫酸铵、10～30份丙烯酸丁酯、0.1～0.3份乳化剂、0.4～0.6份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、60～80份去离子水。

步骤（1）所述的乳化剂的制备步骤为：将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀。

步骤（2）所述的将羧甲基纤维素和去离子水混合进行保温搅拌处理步骤为：将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为500～600r/min，温度为65～75℃，氮气气氛下搅拌10～20min。

步骤（5）所述的恒温搅拌处理的步骤为：在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为70～85℃，搅拌速度为600～800r/min下保温搅拌2～3h。

步骤（1）所述的搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为800～900r/min下搅拌30～50min。

所述的OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明采用非均相聚和体系，以羧甲基纤维素为基质接枝丙烯酸单体，制备出一种复合乳液作为复合型混凝土养护剂的原料，添加水玻璃、尿素、甲基硅醇钠，制备出的一种复合型混凝土养护剂具有良好的保水率，具有良好的成膜性能，也具有一定的渗透性，通过形成薄膜以及化学反应来阻止水分蒸发，化学反应生成物是一种强度组分对提高混凝土的强度有利，反应生成的氢氧化物能活化砂子的表面膜，且加速水泥水化，水化产物堵塞混凝土表面孔隙进一步提高养护效果；

（2）本发明利用一定模数的水玻璃与水泥水化产物Ca（OH）₂迅速反应生成硅酸钙胶体，在混凝土表面形成一层胶体薄膜，阻止混凝土内部的水分蒸发，而且渗透性强，且反应生成的这层无机胶体薄膜与混凝土基体连成一体，实际上也是混凝土的一部分，因此对以后的混凝土表面装饰无任何影响；甲基硅醇钠与混凝土有较好的结合能力，在混凝土表面连接形成薄膜，而且其本身含有甲基，具有憎水性，可以在一定程度上阻止水分的蒸发，而水玻璃模数越低，其碱性越强，越容易与水泥中游离的氧化钙及水泥水化产物氢氧化钙反应形成硅酸钙的晶体，从而堵塞混凝土表面的毛细管，阻止水分的散失；甲基硅醇钠的Si-O易与混凝土表面Si-O-Si结合，使表面变得更致密，另外尿素在养护剂中起渗透剂的作用，可以促进水玻璃渗透进入混凝土表层，堵塞混凝土表面层的毛细管，形成致密表面层，从而阻止水分的散发，使混凝土中水泥充分水化；

（3）本发明将无机增密材料和有机成膜材料有效复合，有机组分通过自身聚合和空气氧化作用形成连续柔软薄膜粘附在混凝土表面，降低了混凝土表面水分蒸发，同时无机组分能够渗透到表面混凝土的毛细孔中，发生化学反应形成胶体物质，这种胶体物质能有效地填塞毛细孔，从而降低水分蒸发，无机组分还含有降低渗液表面张力、增加渗透力并有少量催化剂的混凝土改进剂，能迅速渗透至混凝土表面孔隙反应生成胶凝状物质，催化剂还能加速混凝土内部水化反应，使混凝土表层能在较短时间内致密化，高分子组分在无机组分处理后的表面进行二次喷洒能生成连续的不透水的憎水薄膜；有机无机复合类的双重养护效果使其具有良好的保水性能，保水率能够大于80%，故能有效提高养护混凝土的性能。

具体实施方式

按质量比1∶1将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀，得乳化剂；按重量份数计，分别称取1～10份羧甲基纤维素、20～30份丙烯酸、1～5份苯乙烯、0.2～0.5份过硫酸铵、10～30份丙烯酸丁酯、0.1～0.3份乳化剂、0.4～0.6份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、60～80份去离子水，将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为500～600r/min，温度为65～75℃，氮气气氛下搅拌10～20min，得混合液，在混合液中加入过硫酸铵，继续搅拌5～10min，得反应液，在反应液中加入丙烯酸和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌1～2h，得基液，在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为70～85℃，搅拌速度为600～800r/min下保温搅拌2～3h，冷却至室温，得复合乳液；按重量份数计，分别称取30～40份复合乳液、1～5份质量分数为5%尿素溶液、20～30份水玻璃、1～10份甲基硅醇钠，将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为800～900r/min下搅拌30～50min，得前驱体溶液，在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌1～2h，即得复合型混凝土养护剂。

实例1

取复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠，将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理，即得复合型混凝土养护剂。复合乳液制备步骤为：取羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水；将羧甲基纤维素和去离子水混合，保温搅拌处理，得混合液；在混合液中加入过硫酸铵，继续搅拌5min，得反应液；在反应液中加入丙烯酸和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌1h，得基液；在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，进行恒温搅拌处理，冷却至室温，得复合乳液。复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠之间的比例为：按重量份数计，分别称取30份复合乳液、1份质量分数为5%尿素溶液、20份水玻璃、1份甲基硅醇钠。将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，搅拌处理，得前驱体溶液；在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌1h。羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水之间的比例为：按重量份数计，分别称取1份羧甲基纤维素、20份丙烯酸、1份苯乙烯、0.2份过硫酸铵、10份丙烯酸丁酯、0.1份乳化剂、0.4份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、60份去离子水。乳化剂的制备步骤为：将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀。将羧甲基纤维素和去离子水混合进行保温搅拌处理步骤为：将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为500r/min，温度为65℃，氮气气氛下搅拌10min。恒温搅拌处理的步骤为：在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为70℃，搅拌速度为600r/min下保温搅拌2h。搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为800r/min下搅拌30min。OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1。

实例2

取复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠，将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理，即得复合型混凝土养护剂。复合乳液制备步骤为：取羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水；将羧甲基纤维素和去离子水混合，保温搅拌处理，得混合液；在混合液中加入过硫酸铵，继续搅拌8min，得反应液；在反应液中加入丙烯酸和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌1h，得基液；在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，进行恒温搅拌处理，冷却至室温，得复合乳液。复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠之间的比例为：按重量份数计，分别称取35份复合乳液、3份质量分数为5%尿素溶液、25份水玻璃、5份甲基硅醇钠。将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，搅拌处理，得前驱体溶液；在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌1h。羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水之间的比例为：按重量份数计，分别称取5份羧甲基纤维素、25份丙烯酸、3份苯乙烯、0.3份过硫酸铵、20份丙烯酸丁酯、0.2份乳化剂、0.5份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、70份去离子水。乳化剂的制备步骤为：将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀。将羧甲基纤维素和去离子水混合进行保温搅拌处理步骤为：将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为550r/min，温度为70℃，氮气气氛下搅拌15min。恒温搅拌处理的步骤为：在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为75℃，搅拌速度为700r/min下保温搅拌2h。搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为850r/min下搅拌40min。OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1。

实例3

取复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠，将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理，即得复合型混凝土养护剂。复合乳液制备步骤为：取羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水；将羧甲基纤维素和去离子水混合，保温搅拌处理，得混合液；在混合液中加入过硫酸铵，继续搅拌10min，得反应液；在反应液中加入丙烯酸和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌2h，得基液；在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，进行恒温搅拌处理，冷却至室温，得复合乳液。复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠之间的比例为：按重量份数计，分别称取40份复合乳液、5份质量分数为5%尿素溶液、30份水玻璃、10份甲基硅醇钠。将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，搅拌处理，得前驱体溶液；在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌2h。羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水之间的比例为：按重量份数计，分别称取10份羧甲基纤维素、30份丙烯酸、5份苯乙烯、0.5份过硫酸铵、30份丙烯酸丁酯、0.3份乳化剂、0.6份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、80份去离子水。乳化剂的制备步骤为：将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀。将羧甲基纤维素和去离子水混合进行保温搅拌处理步骤为：将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为600r/min，温度为75℃，氮气气氛下搅拌20min。恒温搅拌处理的步骤为：在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为85℃，搅拌速度为800r/min下保温搅拌3h。搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为900r/min下搅拌50min。OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1。

对照例：东莞某公司生产的复合型混凝土养护剂。

将实例及对照例制备得到的复合型混凝土养护剂进行检测，具体检测如下：

有效保水率：参照我国规范建材行业标准JC901-2002《水泥混凝土养护剂》以及交通行业标准JT/T522-2004《公路工程混凝土养护剂》对所制备的复合型混凝土养护剂进行有效保水率测试。

依据规范JC901-2002对复合型养护剂的其它性能进行测试，包括抗压强度比、磨损量进行测试，测试时按规范要求，喷涂量为200g/m²。

具体测试结果如表1。

表1性能表征对比表

由表1可知，本发明制备的复合型混凝土养护剂具有良好的保水性能和力学性能。

Claims

1.一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：所述的复合乳液制备步骤为：

3.根据权利要求1所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：所述的复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠之间的比例为：按重量份数计，分别称取30～40份复合乳液、1～5份质量分数为5%尿素溶液、20～30份水玻璃、1～10份甲基硅醇钠。

4.根据权利要求1所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：所述的将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液、水玻璃、甲基硅醇钠进行混合搅拌处理步骤为：

（2）在前驱体溶液中加入水玻璃，继续搅拌1～2h。

5.根据权利要求2所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、过硫酸铵、丙烯酸丁酯、乳化剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水之间的比例为：按重量份数计，分别称取1～10份羧甲基纤维素、20～30份丙烯酸、1～5份苯乙烯、0.2～0.5份过硫酸铵、10～30份丙烯酸丁酯、0.1～0.3份乳化剂、0.4～0.6份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、60～80份去离子水。

6.根据权利要求2所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的乳化剂的制备步骤为：将OP-10和十二烷基硫酸钠混合均匀。

7.根据权利要求2所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的将羧甲基纤维素和去离子水混合进行保温搅拌处理步骤为：将羧甲基纤维素和去离子水混合，在搅拌速度为500～600r/min，温度为65～75℃，氮气气氛下搅拌10～20min。

8.根据权利要求2所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的恒温搅拌处理的步骤为：在基液中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和乳化剂，在温度为70～85℃，搅拌速度为600～800r/min下保温搅拌2～3h。

9.根据权利要求4所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌处理步骤为：将复合乳液、质量分数为5%尿素溶液和甲基硅醇钠混合，在搅拌速度为800～900r/min下搅拌30～50min。

10.根据权利要求6所述的一种复合型混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：所述的OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1。