CN115073209A - 一种凿毛剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凿毛剂及其制备方法和用途，所述凿毛剂的原料按重量百分含量计，包括：成膜剂0.5‑5％；含氟化合物2‑10％；醇胺1‑10％；络合剂1‑10％；氢氧化铝5‑10％；余量为水。所述制备方法包括先将含氟化合物、氢氧化铝、醇胺、络合剂制备得到混合溶液a，将成膜剂制备得到混合溶液b，将混合溶液a和混合溶液b再次混合，得到所述凿毛剂。本发明提供的凿毛剂用于混凝土的界面凿毛处理，可以有效提高混凝土截面的粘结能力，提高接缝界面开裂荷载，延迟界面的开裂时间，并且不会破坏混凝土的整体结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种凿毛剂及其制备方法和用途。
背景技术
凿毛处理是为了使新老混凝土结合良好，使基层面和底层砂浆有更好的粘结。通常，将基层面上松散混凝土、砂浆渣等在清理干净后，对于混凝土基层表面凸出明显的部位以及光滑的混凝土表面进行凿毛。目前，凿毛处理的方式主要有人工凿毛法、化学试剂处理凿毛法、钢刷凿毛法、高压水/气凿毛法、喷砂法、植筋法等。
人工凿毛法是凿毛处理的主要方法之一，但是需要耗费大量的人工，导致施工成本大大增加，凿毛施工一般在白天进行，不仅温度高，而且施工设备繁重，施工过程中设备的震动和噪声比较大，施工条件较差。除此之外，喷砂法等凿毛方法在施工的过程中需要大量的电力能源，并且由于预制梁等混凝土构件的强度非常高，一般大于50MPa，容易导致设备损坏，施工过程中容易发生漏电或设备操作不当等事故。相比之下，化学试剂处理凿毛法由于其施工方便，操作简单，可以节约工人劳动等优点，具有广阔的应用前景。
CN106120528A公开了一种自行式混凝土凿毛机，包括小车行走系统、纵向齿槽凿毛系统、横向齿槽凿毛系统、扫吸系统、毛面调整系统、喷淋系统、轨道框架系统和轨道锚固系统，通过纵向齿槽凿毛系统和横向齿槽凿毛系统形成网格状毛面增加了新老混凝土界面的粗糙度，但是对设备条件要求高，投资成本比较大，不适用于建筑工业的实际应用。
CN103452320A公开了一种混凝土凿毛施工方法，该方法通过在混凝土浇筑完毕时将缓凝剂直接喷涂在混凝土浇筑面，经高压水枪冲洗去掉缓凝剂，达到施工缝凿毛的效果。但是该方法所用的缓凝剂凝结速度比较慢，容易渗透进混凝土材料，造成建材的强度不稳定。
因此，提供一种成本低廉，凿毛效果好的化学凿毛剂对于建筑行业的施工具有重要意义。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种凿毛剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的凿毛剂用量少，凿毛效果好，并且渗透能力有限，不会影响混凝土构件的整体结构。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种凿毛剂，所述凿毛剂的原料按重量百分含量计，包括：
所述成膜剂的含量为0.5-5％，例如可以是0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述含氟化合物的含量为2-10％，例如可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述醇胺的含量为1-10％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述络合剂的含量为1-10％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述氢氧化铝的含量为5-10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明提供的凿毛剂通过成膜剂、含氟化合物、醇胺、络合剂以及氢氧化铝协同作用，可以起到良好的凿毛效果。本发明通过成膜剂的成膜作用，使凿毛剂可以在混凝土界面牢固粘结，形成具有一定柔软性、延伸性、能缓慢溶于水的连续均匀薄膜，渗透到混凝土中；在此基础上，含氟化合物、醇胺以及氢氧化铝可以促进接触面的混凝土快速水化反应形成多硫型水化物；进一步地，络合剂络合水化物中钙离子，使水化物钙离子缺乏，难以形成强度，从而使得高压水枪可以轻松将水化物冲走，露出混凝土毛面，达到凿毛效果。本发明提供的凿毛剂用量少，凿毛效果好，可以有效提高界面的粘结能力，提高界面开裂荷载，相比于传统的缓凝型凿毛剂，本发明提供的凿毛剂可以通过含氟化合物、醇胺以及氢氧化铝形成多硫型水化物，渗透能力有限，仅能渗透进混凝土2-5mm左右，防止出现过度渗透影响混凝土的整体结构。
优选地，所述成膜剂包括纤维素醚、聚乙烯醇、聚乙二醇或淀粉醚中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括纤维素醚和聚乙烯醇的组合，聚乙烯醇和聚乙二醇的组合或聚乙烯醇、聚乙二醇和淀粉醚的组合，优选为纤维素醚。
本发明优选控制成膜剂为纤维素醚，是因为纤维素醚成本低廉，无毒无害，凿毛效果好。
优选地，所述含氟化合物包括氢氟酸和/或氟硅酸镁，优选为氢氟酸。
本发明优选控制含氟化合物为氢氟酸，可以使凿毛效果更好。
优选地，所述醇胺包括二乙醇胺和/或三乙醇胺。
优选地，所述络合剂包括白糖和/或葡萄糖酸钠，优选为白糖。
本发明优选控制络合剂为白糖，可以提供更多的羟基络合钙离子，并且成本低廉。
优选地，所述含氟化合物、醇胺和氢氧化铝的质量比为(5-7):(2-8):(5-7)，例如可以是5:2:5、6.5:2:6.5、7:2:7或6:5:5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制含氟化合物、醇胺和氢氧化铝的质量比在特定范围，可以使凿毛效果更好。
第二方面，本发明提供一种如本发明第一方面所述凿毛剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合含氟化合物、氢氧化铝和50％配方量的水，进行反应，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和醇胺，进行一次搅拌，之后再按配方量加入络合剂进行二次搅拌，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合成膜剂和余量水，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，得到所述凿毛剂。
本发明提供的制备方法通过将含氟化合物和氢氧化铝反应，然后在加入醇胺和络合剂，可以得到稳定的混合溶液a，再将混合溶液a和成膜剂配制的混合溶液b混合，可以得到凿毛剂。
优选地，步骤(1)所述反应的温度为80-90℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制反应的温度在特定范围，可以促进反应进行，使凿毛剂具有良好的凿毛效果。
优选地，所述反应的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述一次搅拌的时间为0.5-1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述二次搅拌的时间为0.5-1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述混合的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述混合的时间为0.5-1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明第二方面的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合含氟化合物、氢氧化铝和50％配方量的水，在80-90℃下进行反应1-3h，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和醇胺，进行一次搅拌0.5-1h，之后再按配方量加入络合剂进行二次搅拌0.5-1h，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合成膜剂和余量水，混合1-3h，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，混合0.5-1h，得到所述凿毛剂。
第三方面，本发明提供一种如本发明第一方面所述凿毛剂的用途，所述凿毛剂用于混凝土的界面凿毛处理。
本发明提供的凿毛剂用于混凝土的界面凿毛处理，凿毛效果好，不会破坏混凝土的整体结构，可以有效提高界面的粘结能力，提高界面开裂荷载。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的凿毛剂渗透能力有限，不会破坏混凝土的整体结构，并且凿毛效果良好，可以有效提高混凝土截面的粘结能力，提高接缝界面开裂荷载，延迟界面的开裂时间，凿毛效果试验所得界面开裂荷载达到14.2kN以上，在较优条件下达到16.3kN以上。
(2)本发明提供的凿毛剂的制备方法操作简单，成本低廉，可以工业化推广。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种凿毛剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合氢氟酸、氢氧化铝和50％配方量的水，在85℃下进行反应2h，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和三乙醇胺，进行一次搅拌0.7h，之后再按配方量加入白糖进行二次搅拌0.7h，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合纤维素醚和余量水，混合2h，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，混合0.7h，得到所述凿毛剂；
按重量百分含量计，所述凿毛剂的原料包括纤维素醚2.2％，氢氟酸6.5％，三乙醇胺5.5％，白糖5.5％，氢氧化铝6.5％，余量为水，所述氢氟酸、三乙醇胺和氢氧化铝的质量比为6.5:5.5:6.5。
实施例2
本实施例提供一种凿毛剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合氟硅酸镁、氢氧化铝和50％配方量的水，在80℃下进行反应3h，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和二乙醇胺，进行一次搅拌0.5h，之后再按配方量加入白糖进行二次搅拌1h，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合纤维素醚和余量水，混合1h，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，混合1h，得到所述凿毛剂；
按重量百分含量计，所述凿毛剂的原料包括纤维素醚0.5％，氟硅酸镁5％，二乙醇胺8％，白糖10％，氢氧化铝5％，余量为水，所述氟硅酸镁、二乙醇胺和氢氧化铝的质量比为5:8:5。
实施例3
本实施例提供一种凿毛剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合氟硅酸镁、氢氧化铝和50％配方量的水，在90℃下进行反应1h，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和二乙醇胺，进行一次搅拌1h，之后再按配方量加入葡萄糖酸钠进行二次搅拌0.5h，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合纤维素醚和余量水，混合3h，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，混合0.5h，得到所述凿毛剂；
按重量百分含量计，所述凿毛剂的原料包括纤维素醚5％，氟硅酸镁7％，二乙醇胺2％，葡萄糖酸钠1％，氢氧化铝7％，余量为水，所述氟硅酸镁、二乙醇胺和氢氧化铝的质量比为7:2:7。
实施例4
本实施例提供一种凿毛剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于：使氢氟酸的重量百分含量为3％，三乙醇胺的重量百分含量为7％，氢氧化铝的重量百分含量为8.5％，三者的质量比为3:7:8.5。
实施例5
本实施例提供一种凿毛剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于：使氢氟酸的重量百分含量为9％，三乙醇胺的重量百分含量为4.5％，氢氧化铝的重量百分含量为5％，三者的质量比为9:4.5:5。
对比例1
本对比例提供一种凿毛剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于不添加纤维素醚。
对比例2
本对比例提供一种凿毛剂的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于不添加白糖。
凿毛效果测试实验：
(1)实验方法：
以不同的凿毛处理方式分为实验组和对照组：
实验组：分别以实施例1-5和对比例1-2提供的凿毛剂进行凿毛处理，处理方法为：控制凿毛剂的剂量为0.35kg/m2，在混凝土预制板浇筑前将凿毛剂喷涂在贴着一层海绵的接缝界面的模板内侧，然后浇筑混凝土，待达到所需强度后，用水冲洗接缝界面，使其露出骨料，到达凿毛的效果。
对照组：浇注混凝土预制板后，采用凿毛器对预制板截面进行凿毛打磨，凿毛深度保持相同水平，使其粗糙度保持相同，到达凿毛的效果，凿毛深度为1mm。所述混凝土预制板的尺寸与实验组完全相同。
实验组和对照组的混凝土预制板经过凿毛处理后，将应变片粘贴在打磨好的接缝钢筋表面，包好防水胶和防撞胶，之后在混凝土预制板的接缝处再次浇注混凝土，之后拆模并浇水养护至所需强度，得到接缝试件。
(2)测试方法：
采用四点纯弯加载法对实验组和对照组得到的接缝试件进行测试，具体为：先在试件上四分点确定加载点的位置，在四分点处用石膏调整好水平，放置球形转动铰，接着在两个球铰上方各放置一个量程为100吨的力传感器，用量程50吨的手动液压千斤顶施加荷载，力传感器与采集仪连接，将数据传至电脑端，根据电脑端的数据变化，手动调节液压千斤顶油阀并控制出油速率，从而控制荷载大小及变化速率。测试采用荷载控制的加载方式进行加载，每侧每级的加载大小保持为2.5kN左右，系统中连续采集数据，以两分钟作为平衡状态并记为当级的荷载位移状况值，进行裂缝观察，测得界面开裂荷载，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)从实施例1-5的数据可以看出，实施例1-5中提供的凿毛剂及其制备方法，所得界面开裂荷载达到14.2kN以上，在较优条件下达到16.3kN以上。
(2)综合比较实施例1和实施例4-5的数据可以看出，实施例1中氢氟酸、三乙醇胺和氢氧化铝的质量比为6.5:5.5:6.5，相较于实施例4-5中分别为3:7:8.5和9:4.5:5而言，实施例1中的界面开裂荷载明显高于实施例4-5，由此可见，本发明优选控制氢氟酸、三乙醇胺和氢氧化铝的质量比，可以提高凿毛效果，增大界面开裂荷载。
(3)综合比较实施例1和对比例1-2的数据可以看出，对比例1与实施例1相比的区别仅在于不添加纤维素醚，对比例2与实施例1相比的区别仅在于不添加白糖，实施例1中的界面开裂荷载明显高对比例1-2，由此可见，本发明提供的凿毛剂可以提高凿毛效果，增大界面开裂荷载。
(4)综合比较实验组和对照组的数据可以看出，采用本发明提供的凿毛剂进行化学凿毛，相比于凿毛器凿毛而言，可以显著提高混凝土的粘结能力，提高接缝界面开裂荷载。
综上所述，本发明提供的凿毛剂可以有效提高混凝土截面的粘结能力，提高接缝界面开裂荷载，延迟界面的开裂时间，并且制备方法简单，成本低廉，可以工业化推广。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种凿毛剂，其特征在于，所述凿毛剂的原料按重量百分含量计，包括：
余量为水。
2.根据权利要求1所述的凿毛剂，其特征在于，所述成膜剂包括纤维素醚、聚乙烯醇、聚乙二醇或淀粉醚中的任意一种或至少两种的组合，优选为纤维素醚；
优选地，所述含氟化合物包括氢氟酸和/或氟硅酸镁，优选为氢氟酸；
优选地，所述醇胺包括二乙醇胺和/或三乙醇胺；
优选地，所述络合剂包括白糖和/或葡萄糖酸钠，优选为白糖。
3.根据权利要求1或2所述的凿毛剂，其特征在于，所述含氟化合物、醇胺和氢氧化铝的质量比为(5-7):(2-8):(5-7)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述凿毛剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合含氟化合物、氢氧化铝和50％配方量的水，进行反应，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和醇胺，进行一次搅拌，之后再按配方量加入络合剂进行二次搅拌，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合成膜剂和余量水，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，得到所述凿毛剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为80-90℃；
优选地，所述反应的时间为1-3h。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述一次搅拌的时间为0.5-1h；
优选地，所述二次搅拌的时间为0.5-1h。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述混合的时间为1-3h。
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述混合的时间为0.5-1h。
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量混合含氟化合物、氢氧化铝和50％配方量的水，在80-90℃下进行反应1-3h，得到反应溶液；
(2)按配方量混合步骤(1)得到的所述反应溶液和醇胺，进行一次搅拌0.5-1h，之后再按配方量加入络合剂进行二次搅拌0.5-1h，得到混合溶液a；
(3)按配方量混合成膜剂和余量水，混合1-3h，得到混合溶液b；
(4)混合步骤(2)得到的所述混合溶液a和步骤(3)得到的所述混合溶液b，混合0.5-1h，得到所述凿毛剂。
10.一种如权利要求1-3任一项所述凿毛剂的用途，其特征在于，所述凿毛剂用于混凝土的界面凿毛处理。
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Denomination of invention: A chiseling agent and its preparation method and use Effective date of registration: 20230915 Granted publication date: 20230616 Pledgee: Guangzhou Huadu Wansui Small Loan Co.,Ltd. Pledgor: GUANGZHOU KRYSTIC BUILDING MATERIALS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980056691 |
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