CN110540379A - 一种固化混凝土的组合物和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固化混凝土的组合物和方法，当其固化以优化混凝土的固化时可用于在新混凝土中保持水分的组合物可包括一种或多种硬化剂和致密化剂（例如碱金属聚硅酸盐，胶体二氧化硅等）和一种或多种临时水分。密封剂（例如蜡等）。另外，这样的组合物可以包括硅酸盐（例如，金属硅酸盐，例如碱金属硅酸盐，如甲基硅酸钾等）。这种组合物的硬化剂和致密化剂可以穿透新鲜混凝土的表面以与游离石灰反应，从而为新鲜混凝土提供坚固的表面。临时水分密封剂可在新鲜食品的表面上形成水分屏障混凝土，以防止从新鲜逸出湿气混凝土新鲜之前（例如，蒸发等）混凝土充分固化。临时的湿气密封剂可能会在几天之内降解（例如，三天，七天，十四天，不到一个月等），一旦混凝土固化，便有利于将其从混凝土表面去除。表面处理没有不必要的延迟。

Description

一种固化混凝土的组合物和方法

技术领域

本发明总体上涉及用于固化混凝土的组合物和方法，更具体地，涉及在混凝土固化时将水分保持在混凝土中的组合物，以及在固化时将水分保持在混凝土中的方法。

背景技术

混凝土通常包括水泥，粉煤灰和骨料（例如沙子，石灰石，砾石等），以及其他可能的成分（例如化学外加剂等）。当将水添加到水泥中时，在水泥和水之间会发生称为“水化”的化学反应。所得的水泥凝胶或浆糊固化或固化，以将混凝土的其他组分粘合在一起。水泥暴露于水中的时间越长，整个混凝土中的水合反应就越完整和一致（例如，均匀）。最初，水泥凝胶或糊状物是刚性的，但不是很牢固。如果在水泥凝胶或浆状物获得足够的强度之前从水泥凝胶或浆状物中除去水（例如，通过蒸发等），则混凝土的结构变化（例如，收缩等）可能导致水泥凝结，并且因此，具体的 产生不希望的多孔性，破裂或以其他方式减弱。因此，通常希望在新鲜混凝土中保持合适的水或水分含量，直到水泥凝胶或浆糊具有足够的时间来获得强度。

随着新鲜混凝土中的水泥固化或增强，已开发出许多技术来保持新鲜混凝土的水分。一种常见的技术涉及通过在新鲜混凝土的暴露表面上提供防潮层来将水捕获在新鲜混凝土内。常见的防潮层包括树脂（例如丙烯酸等）混凝土固化组合物。不幸的是，许多常规的树脂混凝土固化组合物不能提供美观的最终表面，并且难以除去。即使是所谓的“自耗散”组合物，通常在长时间（例如40至60天或更长时间）暴露于紫外线（UV）时也会降解。

发明内容

本发明包括当其固化以优化混凝土固化时可用于将水分保持在新鲜混凝土内的组合物。为了简单起见，本发明的组合物在本文中被称为可用于固化混凝土。

适用于固化混凝土的组合物可包含硬化剂和致密剂。这种试剂的例子包括但不限于硅酸盐。如本文所用，硅酸盐包括聚硅酸盐（例如碱金属聚硅酸盐，例如聚硅酸锂，硅酸钠，硅酸钾等）和胶体二氧化硅。硬化剂和致密化剂降低新鲜混凝土裸露表面孔隙的能力实际上可以使新鲜混凝土长时间保持水分，这可以增强甚至优化新鲜混凝土的固化。

在一些实施方案中，本发明的组合物可以由硬化剂和致密化剂组成。在其他实施方案中，组合物可以基本上由硬化剂和致密剂组成。

根据本发明的教导的适合于固化混凝土的组合物的其他实施方案可以包括或什至基本上由硬化和致密化剂和硅酸盐（例如，金属硅酸盐；碱金属硅酸盐，例如钾）组成。硅酸甲酯；等等。除了硬化和致密化混凝土外，已知某些硅酸盐还可以在其表面上形成聚合物膜。这样的聚合物膜可以增强硬化剂和致密剂将水分捕获在新鲜混凝土中的能力。

本发明的组合物的另一个实施方案包括除硬化和致密化剂以及任选的硅酸盐以外的临时湿气密封剂。当将这种实施方案的组合物施用于新鲜混凝土的表面时，临时的湿气密封剂在表面上形成基本上汇合的（即，基本上无孔的）膜。由临时湿气密封剂形成的膜充当湿气屏障，防止水逸出形成有该膜的临时密封表面。在一些实施方案中，临时湿气密封剂可以在其施用于混凝土表面的几天（例如，三天，七天，14天，不到一个月等）内降解，从而能够自耗散或简化其从表面的去除。表面包含或基本上由前述任一项组成的组合物还可包含一种或多种非必要组分。在不限制本发明的范围的情况下，非必要组分可以包括颜料，表面活性剂和流平剂。

包括单独组分的混凝土固化系统也在本发明的范围内。在一些实施例中，这样的混凝土固化系统可以包括一个包括硬化和致密化剂以及任选地硅酸盐的组分，而单独的组分包括临时的湿气密封剂。

本发明还包括用于配制和生产可用于固化混凝土的组合物的方法的各种实施方案。在一种制造方法中，可以将硬化和致密化剂与一种或多种物质混合，例如硅酸盐或临时湿气密封剂，这些物质将在新鲜混凝土固化时将水分保留在新鲜混凝土中。

另外，本发明包括固化混凝土的方法。这样的方法包括将包含硬化剂和致密剂的组合物施加到混凝土的暴露表面上。硬化和致密化剂可以单独使用，或与一种或多种其他物质一起使用，这些物质将在新鲜混凝土中保持水分。作为非限制性实例，硬化和致密化剂可以与硅酸盐一起施加。作为另一个例子，硬化和致密化剂可以与临时湿气密封剂一起施加。在将硬化和致密化剂与另一种将材料保留在新拌混凝土中的物质一起施用于新拌混凝土表面的实施方案中，硬化和致密化剂的施加可以在其他物质在表面上形成膜或阻挡层之前进行。在一些实施方案中，硬化和致密化剂可以在另一物质之前，与另一物质基本同时地或作为与另一物质相同组成的一部分而施加。在其他实施方案中，硬化和致密化剂可以在另一种物质之后但在另一种物质在表面上形成阻挡层（例如，聚合，附聚等）之前被施加到表面。

通过考虑以下描述和所附权利要求，本发明的其他方面以及不同方面的各种其他特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。

具体实施方式

在各个实施方案中，根据本发明的教导的适合于防止水分逸出新鲜的固化混凝土（即，用于固化混凝土）的组合物包括硬化剂和致密剂。这种组合物的一些实施方案还包括硅酸盐。在其他实施方案中，本发明的组合物可以另外包含临时水分密封剂。

本发明的组合物的硬化和致密化剂可以包含聚硅酸盐，基本上由聚硅酸盐组成或由聚硅酸盐组成。更具体地说，聚硅酸盐可以包括金属聚硅酸盐。在甚至更具体的实施方案中，金属聚硅酸盐可包含一种或多种碱金属聚硅酸盐，例如聚硅酸锂。聚硅酸盐可占本发明组合物的总重量（即，w / w）的约10％至约20％。这些百分比基于组合物中使用的含聚硅酸盐的产物。由于聚硅酸盐通常以液体形式提供，所以百分数代表用于本发明组合物中的液体量，而与该液体的固体含量无关。

作为聚硅酸盐或聚硅酸盐混合物的替代，结合了本发明教导的组合物的硬化剂和致密化剂可以包括，基本上由胶体二氧化硅组成或由其组成，例如阳离子无定形二氧化硅。像聚硅酸盐一样，胶体二氧化硅通常以液体形式获得。例如，购自Grace Davison的胶体二氧化硅悬浮液，其含量为溶液重量的29.0％至31.0％。因此，包括该类型的胶体二氧化硅的组合物可以具有约2.9％w / w（即，约10％×29.0％）至约6.2％w / w（即，约20％×31.0）的实际胶体二氧化硅含量％）。

当然，包括不同类型的硬化剂和致密化剂的混合物（包括不同的硅酸盐）的组合物也在本发明的范围内。

在本发明的组合物包含硅酸盐的实施方案中，该硅酸盐可占该组合物重量的约3％至约6％。在一些实施方案中，硅酸盐可包含金属硅酸盐。在更具体的实施方案中，硅酸盐可包含碱金属硅酸盐，例如甲基硅酸钾。例如，本发明的组合物的甲基硅酸钾可包含“硅烷树脂溶液”，其可从密歇根州米德兰的道康宁公司以OFS 0777 SILICONATE的形式获得。该溶液的固含量为40％至70％w / w。因此，实际的甲基硅酸钾钾盐固体可占组合物重量的约1.2％（即，约3％×40％）至约4.2％（即，约6％×70％）。

硅酸盐和其他硬化和致密化剂可促进混凝土的固化，而无需后续去除，或仅需最小的去除工作（例如，用水喷洒，轻刷等）。

可以选择和/或配置固化化合物的临时水分密封剂以保持在原位几天，然后以很少或不需要额外的努力就可以将其除去。一旦新鲜混凝土充分固化，它最终可能会分解并消散。可以在结合本发明的教导的组合物和方法的各种实施方案中使用的临时水分密封剂的实例包括但不限于将在几天内降解的材料（例如三天，七天，十四天）。在一些实施例中，这样的材料可以包括蜡，例如石蜡，聚乙烯蜡，水垢蜡等。

临时水分密封剂可以以使其能够在施加了该组合物的表面上形成基本上汇合的膜的量包含在组合物中。在一些实施方案中，组合物重量的约30％至约60％可包含临时水分密封剂。可以在本发明的组合物中使用的蜡的具体但非限制性的例子是可从俄亥俄州辛辛那提的米歇尔曼公司以MICHEMLUBE 743购得的石蜡。该材料具有固体。含量为35％至50％，相当于本发明组合物的约10.5％（即约30％×35％）至约30％（即约60％×50％）。在其他实施例中，临时湿气密封剂可以包括水垢蜡，例如，MICHEMEMULSION 70750或MICHEMEMULSION 39235，

本发明组合物的一个具体实施方案包括按重量计约10％至约20％的聚硅酸锂或胶体二氧化硅；或可以由其组成。按重量计约3％至约6％的甲基硅酸钾；约30％至约60％（重量）的蜡，其余（例如约14％至约69％（重量））的含水组合物。

在其他实施方案中，本发明的组合物可以由临时的湿气密封剂，硬化和致密化剂（例如硅酸盐和/或胶态二氧化硅）以及任选地水组成。

作为蜡的替代物，可以在结合了本发明的教导的组合物中使用多种其他形成膜或膜的临时湿气密封剂。其他临时湿气密封剂的非限制性实例包括油和油基固化剂，聚乙烯醇（PVA）基固化剂，氯化橡胶固化剂，树脂基固化剂，以及将形成临时膜或膜的其他材料和化合物。在新鲜混凝土表面上固化时将水分密封在新鲜混凝土中。临时湿气密封剂的另一个实施方案包括水溶性成膜聚合物，例如Golovkova等人的美国专利申请公开2009/0162540中描述的那些，该专利的全部公开内容通过引用结合于此，特此并入本文。其他材料，例如氯链烷烃，脂肪酸甘油三酸酯，烷基磺酸酯（例如苯酚，甲酚，脂肪酸酯等），邻苯二甲酸酯（例如邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸苄基丁酯等），衍生自邻苯二甲酸酯的聚合物甘油，衍生自异氰酸酯或硫氰酸酯的聚合物（例如聚氨酯，植物油填充的聚氨酯体系，湿固化聚氨酯聚合物等），衍生自含硫反应物的聚合物和衍生自含硅反应物的聚合物用作临时防潮密封剂。

除前述组分及其各种组合之外，一种或多种其他组分也可包含在根据本发明的组合物中。这种组分的非限制性实例包括表面活性剂，流平剂和颜料。在将硬化和致密化剂与临时湿气密封剂混合的实施方案中，表面活性剂可以使这两种组分彼此均匀或基本上均匀地共混。流平剂可以促进本发明的组合物在待固化的基材表面上的铺展。颜料可以起到多种功能，包括但不限于提供基材状态的标识符（例如，基材尚未固化的指示符等）。

本发明还包括配混用于固化混凝土的组合物的方法。在各种实施例中，这样的方法包括提供一定量的水，将至少一种硬化剂和致密化剂混合到一定量的水中，然后将至少一种临时水分密封剂混合到一定量的水中。可以使用已经存在于溶液中的物质（例如，硬化和致密化剂和临时的湿气密封剂等）进行混合（例如，水基物质等）。

在一些实施方案中，可以将硅酸盐或硅酸盐混合物掺入组合物中。可以在硬化和致密化剂已经与水混合之后和/或在临时水分密封剂与水和硬化和致密化剂混合之前添加一种或多种硅酸盐。

在一个具体的实施方案中，提供了一定体积的水，其相当于所需最终组合物总重量的约14％至约69％。然后将至少一种硬化和增密剂混合到一定体积的水中，硬化和增密剂的量足以占最终组合物总重量的约10％至约20％。此后，可以将足够量的至少一种硅酸酯混合到混合物中，使得最终组合物的总重量的约3％至约6％将包含至少一种硅酸酯。最后，将至少一种临时的湿气密封剂掺入混合物中。临时水分密封剂的量可以足以占最终组合物总重量的约30％至约60％。然后可以以本领域已知的任何合适方式包装，储存和运输所得的组合物。

另外，本发明包括固化混凝土的方法。这样的方法包括将包含硬化剂和致密剂的组合物施加到混凝土的暴露表面上。硬化和致密化剂可以单独使用，或与一种或多种其他物质一起使用，这些物质将在新鲜混凝土中保持水分。作为非限制性实例，硬化和致密化剂可以与硅酸盐一起施加。作为另一个例子，硬化和致密化剂可以与临时湿气密封剂一起施加。在将硬化和致密化剂与另一种将材料保留在新拌混凝土中的物质一起施用于新拌混凝土表面的实施方案中，硬化和致密化剂的施加可以在其他物质在表面上形成膜或阻挡层之前进行。在一些实施方案中，硬化和致密化剂可以在另一物质之前，与另一物质基本同时地或作为与另一物质相同组成的一部分而施加。在其他实施方案中，硬化和致密化剂可以在另一种物质之后但在另一种物质在表面上形成阻挡层（例如，聚合，附聚等）之前被施加到表面。

由于硬化和致密化剂与临时湿气密封剂可以分开施加，因此本发明还包括其中这些组分彼此分开的混凝土固化体系。

通过已知技术-来自ASTM International的ASTM C 156（2005）测试方案，评估了本发明的组合物或系统在新鲜混凝土中保持水分的能力。ASTM C 156（2005）是一项题为“用于混凝土的液膜形成固化剂的保水性”的测试规程，它确定了各种化合物防止水分逸出新鲜混凝土的能力。通常，将测试的组合物施加到新鲜混凝土板的精加工表面上，并且在预定的持续时间之后测量每个样品的重量损失。

更具体地说，将“标准”砂浆混合，“标准”砂浆包括ASTM C 150 I / II型波特兰水泥，ASTM C 778标准等级砂和水。混合物的水灰比为0.4，混合物的沙灰比为2.19。混合物的平均流量为40，该流量是根据ASTM C 87规定的协议测得的。

砂浆混合物用于制备三个2英寸厚的方形砂浆样品，其顶面39.1平方英寸用于测试组合物，另外三个砂浆样品用作对照。每个砂浆试样的表面用钢抹平。每个样品的边缘用石蜡密封，使测试表面的面积约为36平方英寸。

在边缘被密封后不久，通过刷子将测试组合物施加到三个相应的砂浆样品的表面上。将测试的组合物以等于每400平方英尺一加仑的量施加到三个砂浆试样的每个表面上。没有施加任何东西到在测试过程中用作对照的三个砂浆试样的表面。在这一点上，将每个砂浆样品放置在一个特殊的可控湿度箱中（温度为100°±2°F，相对湿度为32％±2％，水蒸发率为2加仑/小时）并称重。然后使灰浆样品在室内再固化72小时，这时再次确定每个灰浆样品的重量。最终称重表明每个砂浆样品由于水分蒸发而引起的重量损失。将对应于每个对照的三个失重值和对应于每个被测组合物的三个失重值取平均值，并将对应于被测组合物的数据与对应于对照的数据进行比较。在测试设定的参数范围内，测试的组合物表现良好。具体地，测试的组合物表现出0.45kg / m的平均质量损失。 2（0.092 lb / ft 2），这恰好在ASTM C 156（2005）设定的0.55 kg / m 2（0.113 lb / ft 2）质量损失极限之内，这表明采用本发明教导的组合物是适用于固化混凝土。

尽管前面的描述包含许多细节，但是这些细节不应被解释为限制本发明的范围，而仅仅是提供一些实施例的说明。类似地，可以设计出不超出本发明范围的本发明的其他实施例。来自不同实施例的特征可以组合使用。因此，本发明的范围仅由所附权利要求及其合法等同物来表示和限制，而不是由前述描述来限定。由此将涵盖落入权利要求书的含义和范围内的本文所公开的本发明的所有添加，删除和修改。

Claims (10)

1.一种固化混凝土的方法，包括：将包含至少一种与临时水分密封剂混合的硬化和致密化剂的组合物施加到新鲜混凝土的表面上，至少一种硬化和致密化剂进入新鲜混凝土表面的孔中，该暂时水分密封剂基本上保留在新拌混凝土的表面上；用临时的湿气密封剂在表面上固化新混凝土，并在新混凝土中保持水分；和使至少一种硬化和致密化剂的一种或多种材料与新鲜混凝土表面或附近的游离石灰反应，以提供硬化和致密化的表面，临时湿气密封剂能够分解并自散发，以促进在新混凝土表面上成膜后不到一个月就可以从新混凝土表面竞争性地除去，从而暴露出硬化和致密的表面。

2.根据权利要求1所述的方法 ，其中施加所述组合物包括将所述组合物施加到所述新鲜混凝土的湿表面上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征 在于，施加所述组合物包括向所述新鲜混凝土的表面添加水分。

4.根据权利要求1所述的方法 ，还包括：从新拌混凝土的表面上除去临时的湿气密封剂。

5.根据权利要求4所述的方法 ，其中去除包括从所述新鲜混凝土的表面刷洗所述临时水分密封剂和从所述新鲜混凝土的表面喷涂所述临时水分密封剂中的至少一种。

6.如权利要求4所述的方法，其特征 在于，在施用后约三天内进行除去。

7.一种固化混凝土的方法，包括：在新鲜混凝土的表面上施加至少一种硬化和致密剂；和当至少一种硬化和致密化剂在表面上时，将至少一种临时湿气密封剂施加到表面上，所述至少一种临时湿气密封剂在新拌混凝土的表面上形成膜而基本上不进入混凝土的孔中，新鲜混凝土的表面。

8.根据权利要求7所述的方法 ，其中将所述至少一种临时湿气密封剂施加到所述新鲜混凝土的表面包括将至少一种能够分解并自耗散的临时湿气密封剂施加到所述新鲜混凝土的表面，在施用后不到一个月的时间里，促进其从新鲜混凝土表面的竞争性去除。

9.根据权利要求7所述的方法 ，其中将所述至少一种硬化和致密化剂施加到所述新鲜混凝土的表面包括以使得所述至少一种至少一种所述硬化性致密化剂的方式将所述至少一种硬化和致密化剂施加到所述新鲜混凝土的表面，一种硬化和致密化剂进入新鲜混凝土的孔隙。

10.根据权利要求7所述的方法 ，其中，施加所述至少一种硬化和致密化剂和施加所述至少一种临时水分密封剂同时进行。