CN114349532B - 混凝土早期养护液体制剂及混凝土早期养护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土早期养护液体制剂,按质量百分比计,含有:20‑35%的正硅酸乙酯、10‑15%的氟硅酸盐和/或硅酸盐、0.02‑2%的柠檬酸盐、1‑2%的季铵盐、0.01‑0.5%的乙二醇和48‑68%的水。本发明的养护液体制剂为无机水性液体制剂,无毒、不易燃,可在各类混凝土成型后养护过程中喷洒或浸泡使用,可渗透到混凝土构件表面以下,参与混凝土的水化反应,从干缩问题的源头解决混凝土早期开裂的问题,避免出现混凝土在成型后发生的体积减缩、表面开裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土建筑材料技术领域,特别是混凝土早期养护材料。
背景技术
混凝土浇捣后,之所以能逐渐凝结硬化,是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件。混凝土浇筑后,如气候炎热、空气干燥,不及时进行养护,混凝土表面水分会蒸发过快,出现脱水现象,使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化,不能转化为稳定的结晶,缺乏足够的粘结力,从而会使混凝土产生塑性收缩,表面出现龟裂,形成片状或粉状剥落,影响混凝土的强度。另外,在混凝土养护期间,如果内部水分过早或过多地蒸发,不仅会影响水泥水化程度,而且还会使混凝土产生较大的干燥收缩,出现干缩裂纹,影响混凝土的强度和耐久性。因此,混凝土浇筑后,初期的养护非常重要。混凝土养护是为混凝土的水泥水化、凝固提供必要的条件,包括时间、温度、湿度三个方面,保证混凝土在规定的时间内,获取预期的性能指标。
覆盖养护是最常用的保温保湿养护方法。主要措施是:在初凝以后开始覆盖养护,在终凝后开始浇水(12小时后)覆盖物、麦杆、烂草席、竹帘、麻袋片、编织布等片状物。浇水工具可以采用水管、水桶等工具保证砼的湿润度。目前,起到保水的覆盖片状物的技术较多,如CN101775746B公开一种养护混凝土养护材料,其由纱布、聚丙稀酰胺和液体石蜡制成。CN111805982A公开一种用于混凝土养护的新型复合材料,由塑料薄膜层、海绵层和化纤网布层通过热熔复合、无溶剂复合成多层复合材料结构。CN112976269A公开一种混凝土高效保湿养护毯,由黑色耐候塑料膜表层、高吸水纤维毡芯层和透水改性纤维布底层通过耐潮湿粘接的热熔胶黏剂复合而成。CN113638612A公开一种可重复利用的混凝土保温保湿养护膜,属于混凝土养护材料领域。所述养护膜包括依次设置的防风保护层、保温层、吸水保湿层和贴面保湿层,每层之间通过缝纫线连接为一体。CN200971612Y公开一种混凝土保湿养生布,其在保水性强的海绵体上表面热熔合一层PE塑料膜。CN201605517U公开一种用于混凝土覆盖养护的吸水膜,包括采用棉、涤纶、晴纶和锦纶中任意两种纤维混纺的有纺土工布等。这些材料都是属于片状编织物系列,其不能渗透到混凝土内部参与反应,无法从源头上解决现有混凝土在成型后发生的体积减缩、表面开裂的问题。
此外,也有非常少的养护制剂材料方案被提出,如CN108892536A公开一种水泥砂浆及混凝土养护材料,具体是一种灰色胶体状水溶性材料,包含环氧树脂改性苯丙乳液40%,丙烯酰胺乳液30%,硅酸钠溶液12%,有机硅烷溶液10%,表面活性剂4%,早强剂2%,成膜剂2%。该水泥早强养护剂具有良好的成膜性能和渗透性能,喷涂在混凝土及砂浆表面时,可迅速形成连续的不透水的高效养护薄膜。又如CN1361085A公开一种新的混凝土养护剂,由魔芋葡甘聚糖和NaOH化合而成。前述两种方案虽然表面是制剂型材料,但其最终目的仍然是在混凝土表面快速形成一层覆盖的养护薄膜,同样不能渗透至混凝土内部参与反应,无法从源头上解决混凝土早期开裂的问题,亦不能提升混凝土早期强度。此外,采用树脂等成膜性物质覆盖在混凝土素面上易堵塞孔隙使有害水汽不能及时扩散出来,可能会导致膨胀开裂的情况发生。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种混凝土早期养护液体制剂,其解决了现有混凝土在成型后发生的体积减缩、表面开裂的问题,且该液体制剂无毒、不易燃、普适性广,可在各类混凝土成型后养护过程中喷涂或浸泡使用。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
第一方面,本发明提供一种混凝土早期养护液体制剂,其按质量百分比计,含有:20-35%的正硅酸乙酯、10-15%的氟硅酸盐和/或硅酸盐、0.02-2%的柠檬酸盐、1-2%的季铵盐、0.01-0.5%的乙二醇和48-68%的水。
根据本发明的较佳实施例,所述混凝土早期养护液体制剂含有:30%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸盐、2%硅酸盐、2%的柠檬酸盐、1.5%的季铵盐、0.25%的乙二醇,余量为水。
根据本发明的较佳实施例,所述季铵盐为长链烷基季铵盐,链越长刺激性(毒性)越小,如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),苄索氯铵,脱氢枞基季铵盐,吡啶季铵盐,十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵,十八烷基三甲基氯化铵等中的一种或几种。
根据本发明的较佳实施例,所述氟硅酸盐为氟硅酸钾盐或钠盐或镁盐,硅酸盐为硅酸钾盐、钠盐或锂盐。优选地,氟硅酸盐为氟硅酸钠与氟硅酸镁的组合,优选为5-10:1的质量比混合。氟硅酸钠主要侧重于缓凝,防止水化热裂缝和减少混凝土收缩、提升抗冻性,而掺入少量氟硅酸镁时,可提高混凝土的抗渗性能和耐久性能。
柠檬酸盐是优良的水泥缓凝剂,柠檬酸盐易与水化产生的钙离子形成络合物,吸附于水泥颗粒表面从而延缓水泥水化,减小水化放热降低水化升温,从而有效避免开裂发生。而将氟硅酸盐与柠檬酸盐复配使用,更可有效提高缓凝效果(仅单纯缓凝不利于早期强度)并兼顾增强混凝土早期及后期强度和抗渗性能。
第二方面,本发明提供一种混凝土早期养护方法,其采用上述任一实施例的混凝土早期养护液体制剂,喷涂到混凝土构件表面;或者将混凝土构件置入上述任一实施例的混凝土早期养护液体制剂中浸泡。
优选地,所述养护方法包括:喷涂时机为混凝土成型脱模后~24h,在该时间段内仅喷涂一次;喷涂量为按照固含量20-30g/㎡进行喷涂。喷涂后,不再需要覆盖片状编织物等。
优选地,所述浸泡时机为:混凝土成型脱模后~24h;浸泡持续时间为15-30h;必要时可间隔24h再进行15-30h浸泡。
针对混凝土构件采取浸泡的方式,养护效果更佳,混凝土在成型后发生的体积减缩率更小,排除了表面开裂的问题。
(三)有益效果
本发明的混凝土早期养护液体制剂,主要成分包含正硅酸乙酯、氟硅酸盐/硅酸盐、柠檬酸盐、季铵盐、乙二醇、水。其中的正硅酸乙酯为主要成分,可参与和混凝土内部的水化反应,延缓混凝土水化反应,降低水化反应放热速率,减少混凝土表面及内部温差,进而减少混凝土构件表面裂缝,其从干缩问题的源头解决混凝土早期开裂的问题。氟硅酸盐/硅酸盐作为反应助剂,能够改善混凝土内部孔隙结构,对表面混凝土起到缓凝及硬化养护的作用,为早期混凝土提供良好的养护条件,还具有提升混凝土早期强度的作用。硅酸盐还可与混凝土内部未反应的钙离子反应生产C-S-H凝胶,改善混凝土内部孔隙结构使结构更致密。柠檬酸盐为缓释作用,用于调节液体制剂与混凝土的反应速率。季铵盐起到稳定剂作用,用于稳定液体制剂的各成分,解决各类液体制剂在混凝土复杂环境下的稳定性问题;乙二醇作为封闭剂使用,可提供液体制剂与混凝土的良好反应环境,乙二醇还具有防止水分快速流失的作用。
尽管本发明的混凝土早期养护液体制剂是由各已有组分进行配比组合,但目前传统的养护手段和养护材料都未考虑到配制液体制剂替代传统的片状织物覆盖及喷水方式,从干缩问题的源头解决混凝土早期开裂问题的思路。本发明的液体制剂是对混凝土早期养护技术的开拓性创新,且实际使用验证发现,使用本发明混凝土早期养护液体制进行早期养护的混凝土构件(以C30混凝土为例),成型干缩率低于10%、抗渗等级提升1~2级、抗冻性能(25次循环后外观)为完好无开裂无剥落。7d抗压强度提升10%、28d抗压强度提升8%;在浇筑水泥砂浆组成相同的情况下,相比传统的盖保湿毯养护方法,在节约劳动力、节约工时、降低养护成本等方面有显著增加和改善。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合具体实施方式,对本发明作详细描述。
需说明的是,以下各实施例的混凝土试块,按如下方法拌和水泥砂浆、经浇捣和拆模制备得到,混凝土试块的规格为100mm*100mm*100mm。
(1)水泥采用基准水泥或符合GB175规定的强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
(2)标准砂符合GSB08-1337规定的中国ISO标准砂。
(3)水采用洁净的饮用水。水应符合JGJ63-2006规定中的混凝土拌和用水。
将上述各混凝土试块在其脱膜后24h内,分别使用如下实施例和对比例中的养护剂或养护毯进行养护。
实施例1
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:35%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钠、2%柠檬酸钠、1%十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵、0.5%乙二醇、余量为水。
实施例2
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:30%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钠、2%硅酸钠、2%柠檬酸钠、1.5%十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵、0.25%乙二醇、余量为水。
实施例3
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:30%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钠、2%硅酸钠、2%柠檬酸钠、1.5%CTAB、0.25%乙二醇、余量为水。
实施例4
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:30%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钠、1%硅酸钠、2%柠檬酸钠、2%吡啶季铵盐、0.5%乙二醇、余量为水。
实施例5
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:25%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钾、1%柠檬酸钾、1.5%十八烷基三甲基氯化铵、0.4%乙二醇、余量为水。
实施例6
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:20%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸钠、5%硅酸钠、1.5%柠檬酸钠、1%CTAB、0.4%乙二醇、余量为水。
实施例7
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:20%的正硅酸乙酯、8%氟硅酸钠、4%硅酸钠、1.5%柠檬酸钠、1%CTAB、0.4%乙二醇、余量为水。
实施例8
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:30%的正硅酸乙酯、15%氟硅酸钠、1%柠檬酸钠、1%吡啶季铵盐、0.5%乙二醇、余量为水。
实施例9
本实施例提供一种混凝土早期养护液体制剂,其成分为:30%的正硅酸乙酯、12%硅酸钠、1%柠檬酸钠、1%吡啶季铵盐、0.5%乙二醇、余量为水。
对比例1
采用传统覆盖保湿毯和洒水的方式进行养护。
对比例2-6
以下为对比例2-6混凝土早期养护液体制剂的组成:
正硅酸乙酯 | 氟硅酸钠 | 硅酸钠 | 柠檬酸钠 | 季铵盐 | 乙二醇 | 水 | |
对比例2 | 0 | 10% | 2% | 2% | 1.5% | 0.25% | 余量 |
对比例3 | 30% | 0 | 0 | 2% | 1.5% | 0.25% | 余量 |
对比例4 | 30% | 10% | 2% | 0 | 1.5% | 0.25% | 余量 |
对比例5 | 30% | 10% | 2% | 2% | 0 | 0.25% | 余量 |
对比例6 | 30% | 10% | 2% | 2% | 1.5% | 0 | 余量 |
使用上述实施例1-9的液体制剂分别对混凝土试块进行喷涂养护和浸泡养护。喷涂养护:按照固含量25g/㎡进行喷涂。浸泡养护:浸泡持续24h。同时使用对比例2-6的液体制剂分别对混凝土试块进行喷涂养护,养护方式为脱膜~24h内,喷涂量为按照固含量25g/㎡进行喷涂。
结果如下表:
且由实施例1-9可以看出,在养护制剂组成相同的情况下,采用浸泡养护的技术效果优于喷涂养护。
由实施例2-7与实施例1、8-9相比较可知,同时添加氟硅酸盐和硅酸盐的养护制剂,其技术效果(特别是7d干缩率)相对优于仅添加氟硅酸盐或仅添加硅酸盐的养护剂,尤其是氟硅酸盐与硅酸盐质量比为5-10:1时养护剂的效果较明显。此外,在全部实施例中,实施例2-3的技术效果最为显著,这说明当液体养护制剂的组成为30%的正硅酸乙酯+10%氟硅酸盐+2%硅酸盐+2%的柠檬酸盐+1.5%的季铵盐+0.25%的乙二醇+水时,制备的液体养护制剂的技术效果最好。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种混凝土早期养护液体制剂,其特征在于,按质量百分比计,含有:20-35%的正硅酸乙酯、10-15%的氟硅酸盐和硅酸盐、0.02-2%的柠檬酸盐、1-2%的季铵盐、0.01-0.5%的乙二醇和48-68%的水;
所述季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),苄索氯铵,脱氢枞基季铵盐,吡啶季铵盐,十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵,十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种;
所述氟硅酸盐为氟硅酸钾盐或钠盐或镁盐,硅酸盐为硅酸钾盐、钠盐或锂盐;其中,氟硅酸盐与硅酸盐质量比为5-10:1。
2.根据权利要求1所述的混凝土早期养护液体制剂,其特征在于,所述混凝土早期养护液体制剂含有:30%的正硅酸乙酯、10%氟硅酸盐、2%硅酸盐、2%的柠檬酸盐、1.5%的季铵盐、0.25%的乙二醇,余量为水。
3.根据权利要求1所述的混凝土早期养护液体制剂,其特征在于,氟硅酸盐为氟硅酸钠与氟硅酸镁的组合,组合质量比为5-10:1。
4.一种混凝土早期养护方法,其特征在于,采用权利要求1-3任一项所述的混凝土早期养护液体制剂,喷涂到混凝土构件表面;或者将混凝土构件置入权利要求1-3任一项所述的混凝土早期养护液体制剂中浸泡。
5.根据权利要求4所述的混凝土早期养护方法,其特征在于,所述养护方法包括:喷涂时机为混凝土成型脱模后~24h;在该时间段内仅喷涂一次;喷涂量为按照固含量20-30g/㎡进行喷涂。
6.根据权利要求4所述的混凝土早期养护方法,其特征在于,所述浸泡时机为:混凝土成型脱模后~24h;浸泡持续时间为15-30h。
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