CN110370433A - 一种混凝土用多功能表面优化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种混凝土用多功能表面优化剂及其制备方法。所述混凝土用多功能表面优化剂的各原料组分按质量比计为：58度棕榈油5～15％，复合乳化剂1～5％，防锈组分1～5‰，消泡组分1～5‰，表面增强组分1～10‰，稳定剂1～5‰，防腐剂0.1‰，水80～90％。本发明所述多功能表面优化剂，揉合了与表面质量相关的四大功能单元：防锈、消泡、脱模、表面强化，作用于模板表面成膜速度快，形成的膜非常致密，混凝土表面强度有10％～20％的提高，为增强混凝土耐久性提供有力的保障。

Description

一种混凝土用多功能表面优化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种混凝土用多功能表面优化剂及其制备方法。
背景技术
混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近五十年以来，混凝土结构因材质劣化造成过早失效以致破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是由于强度不足，而是因为混凝土耐久性不良。
影响混凝土耐久性的因素主要有以下几个方面：混凝土冻融破坏，混凝土碱集料反应；，混凝土碳化，钢筋锈蚀，混凝土硫酸盐腐蚀等，从以上影响混凝土耐久性的因素可以看出钢筋与混凝土的种种劣化过程，都需要有水的参与或以水作为媒介。混凝土中作为骨料的砂、石体积基本是稳定的，而水泥胶体在凝固硬化的过程中体积缩小，在界面上形成许多裂隙。这些并不连续的裂隙在受力或收缩、温度作用下会相互贯通，形成裂纹并延伸到结构混凝土的表面。混凝土在浇筑后发生离析、泌水现象，多余水分逸出而形成毛细孔道并在钢筋或粗骨料下窝水而形成疏松层，伴随产生混凝土沉陷，受到钢筋阻拦后还会发生沿钢筋的纵向裂缝。此外搅拌、浇筑和振捣时混凝土中还会夹入气体而形成气泡、孔穴。有关的试验研究及直接的微观摄影都证实，混凝土先天就存在着许多细小的孔道、裂隙，这些缺陷都可以成为有害介质入侵的通道，并且随着时间的推移而显示出其严重性，这就是混凝土耐久性问题的根源。由于混凝土中的这些缺陷，环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部，产生碳化、冻融、锈蚀等作用而影响结构的受力性能，进而危及混凝土的耐久性。所以提高混凝土耐久性最重要的途径之一是提高混凝土的表面质量。优质的混凝土表层可以阻挡水分、氧气、二氧化碳及有害化学物质的侵入，并延缓其到达钢筋位置的时间，保护混凝土结构免遭外界物理、化学因素的侵蚀破坏。因此，混凝土表面质量的优劣对混凝土结构的耐久性显得尤为重要。目前市场上与混凝土表面质量相关的建筑外加剂均为单一性能产品，如混凝土脱模剂、混凝土表面增强剂、混凝土消泡剂等，其种类繁多，性能相差较大，且没有有效的评价方法，
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种混凝土用多功能表面优化剂及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种混凝土用多功能表面优化剂，各原料组分按质量比计为：58度棕榈油5～15％，复合乳化剂1～5％，防锈组分1～5‰，消泡组分1～5‰，表面增强组分1～10‰，稳定剂1～5‰，防腐剂0.1‰，水80～90％。
上述方案中，所述复合乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇脂肪酸酯化合物中的一种或几种。
上述方案中，所述防锈组分为磷酸单酯、磷酸双酯、丙烯酸丁酯和羧酸酯化合物中的一种或几种。
上述方案中，所述消泡组分为聚醚改性硅氧烷自乳化型消泡剂，其结构式如式(I)所示：
式I中，a为8～20的整数，b为0～20的整数，c为1～15的整数，R1为-H或-CH3，R2为-H、-OH或-CH2OH。
上述方案中，所述表面增强组分为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚硅氧烷类化合物中的一种或几种。
上述方案中，所述稳定剂为黄原胶、瓜儿胶和聚丙烯酰胺中的一种或几种。
上述方案中，所述防腐剂为对羟基苯甲酸酯、双乙酸钠和乳酸钠中的一种或几种。
上述混凝土用多功能表面优化剂，包括如下步骤：
(1)乳化剂在58度棕榈油中预分散：将称量好的58度棕榈油倒入反应容器内，取1/3～1/2量的复合乳化剂，在一定的搅拌转速下，缓慢地加入复合乳化剂，至复合乳化剂完全分散，体系呈暗黄色浑浊态即可；
(2)油包水乳液形成：在转速为20～50r/min，取40％～70％的水、剩余的复合乳化剂，将复合乳化剂、稳定剂、防锈组分、表面增强组分加入到一定温度的水中制备得到乳化水，将乳化水缓慢加入至步骤(1)所述体系中，直至乳液转相；
(3)乳液转相：乳化水加至一定量时会出现乳液转相，此时停止加入乳化水，维持搅拌10min～20min；
(4)水包油乳液形成：乳液转相后，将剩余乳化水缓慢加入至体系中，此时分散转速为150～180r/min，缓慢加入乳化水总时间20min；
(5)水性高分子乳液的终形成：乳化水加入完毕后，将分散转速升至200r/min～300r/min，继续搅拌20min～30min后，快速加入剩余水以及消泡组分，并将转速降至60r/min～80r/min，10min～30min后出料。
上述方案中，步骤(2)中所述制备乳化水的温度为10～50℃。
本发明的有益效果：本发明所述多功能表面优化剂，揉合了与表面质量相关的四大功能单元：防锈、消泡、脱模、表面强化，作用于模板表面成膜速度快，形成的膜非常致密，混凝土表面强度有10％～20％的提高，为增强混凝土耐久性提供有力的保障。本发明所述多功能表面优化剂的制备方法环保节能，制备所得多功能表面优化剂的性能稳定，用料环保，使用方便，可用于多种混凝土模板，易于脱模，脱模后表面气泡少，色差小，是新一代环保型建筑材料。
附图说明
图1为混凝土表面质量比对，其中(a)为涂刷多功能混凝土表面优化剂(YH-1)，(b)为涂刷多功能混凝土表面优化剂(YH-2)，(c)为涂刷脱模剂1+涂刷表面增强剂(DB-1)，(d)为涂刷脱模剂2+涂刷表面增强剂(DB-2)。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种混凝土用多功能表面优化剂的制备方法如下：
称取100g 58度棕榈油倒入圆口烧瓶中，加入5g失水山梨醇脂肪酸酯-80，搅拌，加热至40℃，将溶有5g聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、1g磷酸双酯、1g丙烯酸丁酯、1g羧酸酯、1g聚乙烯醇、0.5g聚丙烯酰胺、0.5g黄原胶的40℃水(乳化水)缓慢滴加至圆口烧瓶中，直至乳液转相。将转速提升为150r/min，缓慢倒入剩余水。搅拌20min后，并将转速降至60r/min，冷却后出料得到多功能表面优化剂YH-1。
实施例2
一种混凝土用多功能表面优化剂的制备方法如下：
称取100g 58度棕榈油倒入圆口烧瓶中，加入10g失水山梨醇脂肪酸酯-80，搅拌，加热至40℃，将溶有10g聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、1g磷酸单酯、1g羧酸酯、1g聚硅氧烷、1g聚丙烯酰胺的40℃水(乳化水)缓慢滴加至圆口烧瓶中，直至乳液转相。将转速提升为200r/min，缓慢倒入剩余水。搅拌20min后，并将转速降至60r/min，冷却后出料得到多功能表面优化剂YH-2。
实施例3
一种混凝土用多功能表面优化剂的制备方法如下：
称取100g 58度棕榈油倒入圆口烧瓶中，加入10g脂肪醇聚氧乙烯醚(MOA-3)，搅拌，加热至30℃，将溶有10g脂肪醇聚氧乙烯醚(MOA-9)、1g磷酸双酯、1g丙烯酸丁酯、1g羧酸酯、1g聚乙烯醇、0.5g聚丙烯酰胺、0.5g黄原胶的30℃水(乳化水)缓慢滴加至圆口烧瓶中，直至乳液转相。将转速提升为150r/min，缓慢倒入剩余水。搅拌20min后，并将转速降至60r/min，冷却后出料得到多功能表面优化剂YH-3。
本项目所开发的多功能混凝土表面优化剂为乳白色水包油型乳液，乳液稳定性和储存稳定性对其性能均有较大影响，对比研究了多功能混凝土表面优化剂与简单的多功能助剂复配产品的乳液稳定性和储存稳定性。实验结果见下表1：
表1 市场产品性能对比
注：脱模剂1为市售水性脱模剂1，脱模剂2为市售水性脱模剂2。
由表1可以看出，几大功能助剂的简单混合其稳定性均较差，易出现飘油和沉淀，而本项目通过转相乳化法得到的多功能混凝土表面优化剂乳液稳定性、离心稳定性、分散稳定性均良好。
将多功能混凝土表面优化剂、脱模剂1+涂刷表面增强剂(DB-1)、脱模剂2+涂刷表面增强剂(DB-2)、按照国标GB/T50784-2013中规定的方法进行了混凝土表面质量对比，对比实验结果如图1所示，从图1可以看出，涂刷多功能混凝土表面优化剂的表面气孔数量，尤其是有害气泡数量明显少于涂刷脱模剂1+涂刷表面增强剂(DB-1)，脱模剂2+涂刷表面增强剂(DB-2)，色差小。
按照JGJ/T23-2011中规定的方法进行实验对混凝土强度对比，实验混凝土的配合比如表2所示，混凝土强度对比实验结果如表3所示：
表2 C30混凝土配合比
注：表中减水剂为中建自产聚羧酸成品zjss-01(固含量13％)。
表3 C30混凝土性能
从表3可以看出，涂刷多功能混凝土表面优化剂的回弹强度较高，也进一步验证了多功能混凝土表面优化剂可有效提高混凝土表面密实度，提高混凝土强度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，各原料组分按质量比计为：58度棕榈油5～15％，复合乳化剂1～5％，防锈组分1～5‰，消泡组分1～5‰，表面增强组分1～10‰，稳定剂1～5‰，防腐剂0.1‰，水80～90％。
2.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述复合乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇脂肪酸酯化合物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述防锈组分为磷酸单酯、磷酸双酯、丙烯酸丁酯和羧酸酯化合物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述消泡组分为聚醚改性硅氧烷自乳化型消泡剂，其结构式如式(I)所示：
式I中，a为8～20的整数，b为0～20的整数，c为1～15的整数，R1为-H或-CH3，R2为-H、-OH或-CH2OH。
5.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述表面增强组分为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚硅氧烷类化合物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述稳定剂为黄原胶、瓜儿胶和聚丙烯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的混凝土用多功能表面优化剂，其特征在于，所述防腐剂为对羟基苯甲酸酯、双乙酸钠和乳酸钠中的一种或几种。
8.权利要求1～7任一所述混凝土用多功能表面优化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)乳化剂在58度棕榈油中预分散：将称量好的58度棕榈油倒入反应容器内，取1/3～1/2量的复合乳化剂，在一定的搅拌转速下，缓慢地加入复合乳化剂，至复合乳化剂完全分散，体系呈暗黄色浑浊态即可；
(2)油包水乳液形成：在转速为20～50r/min，取40％～70％的水、剩余的复合乳化剂，将复合乳化剂、稳定剂、防锈组分、表面增强组分加入到一定温度的水中制备得到乳化水，将乳化水缓慢加入至步骤(1)所述体系中，直至乳液转相；
(3)乳液转相：乳化水加至一定量时会出现乳液转相，此时停止加入乳化水，维持搅拌10min～20min；
(4)水包油乳液形成：乳液转相后，将剩余乳化水缓慢加入至体系中，此时分散转速为150～180r/min，缓慢加入乳化水总时间20min；
(5)水性高分子乳液的终形成：乳化水加入完毕后，将分散转速升至200r/min～300r/min，继续搅拌20min～30min后，快速加入剩余水以及消泡组分，并将转速降至60r/min～80r/min，10min～30min后出料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述制备乳化水的温度为10～50℃。
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