CN115611658B - 一种装配式预制构件用混凝土露石剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：柠檬酸钠4‑12重量份；改性聚乙烯醇6‑24重量份；硼酸钠1‑10重量份；醋酸铈0.1‑4重量份；壳聚糖2‑15重量份；成膜助剂0.2‑3重量份；渗透剂0.3‑5重量份；着色剂0.5‑8重量份；表面活性剂0.2‑6重量份；去离子水80‑100份重量份。本发明能够降低露石剂的用量，且能够适应低温环境下的使用；本发明充分利用了聚乙烯醇富含羟基、成膜性好的优势，并通过进行改性，辅以硼酸钠、醋酸铈等成分的配合同时又解决了常规水化膜、聚乙烯醇有机膜强度低、与水泥颗粒吸附力不佳的缺陷，能够显著提升缓凝能力，改善露石剂的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种装配式预制构件用混凝土露石剂。
背景技术
混凝土预制构件是以混凝土为基本材料、实施安装前预先制作完成的装配式混凝土建筑构件，包括梁、板、柱及建筑装修配件等。采用混凝土露石剂对混凝土预制构件进行处理，能够形成骨料外露的粗糙、坚实的混凝土表面，能够保证连接界面牢固无裂缝。混凝土露石剂通常是在混凝土抹面成型后进行表面喷洒并养护，通过露石剂对水泥混凝土表面层进行化学处理从而延缓表层水泥的凝结，但又不影响主体混凝土的强度，之后对表面进行刷除即可得到露石表面。通常的露石剂的主要作用机理是借助其中的缓凝组分推迟水泥水化反应。例如专利CN103922796B公开的一种环保低成本混凝土露石剂及其施工工艺、CN108947583B公开的一种混凝土露石剂及其制备方法等，此类露石剂中的缓凝成分主要是通过含有羟基、羧基的有机物在水泥颗粒表面形成溶剂水化膜，来阻止水泥颗粒接触、阻碍水化的进行。但以上专利中形成的膜结构的强度较弱且与水泥颗粒间的吸附力较小，导致缓凝效果不佳，使露石剂的用量较大；另外，此类露石剂在低温下的使用效果会显著降低，限制了其应用。
所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供一种更可靠的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种装配式预制构件用混凝土露石剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
优选的是，所述改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：
将聚乙烯醇、戊烯二酸加入乙酸甲酯中，65-100℃下搅拌反应3-6h，过滤，固体产物用乙醇清洗，50-75℃下真空干燥，得到所述改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇：戊烯二酸的质量比为1:1-3:1。
优选的是，所述聚乙烯醇的醇解度为85％-94％，平均分子量为16000～20000。
优选的是，所述改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：将75g聚乙烯醇、50g戊烯二酸加入300mL乙酸甲酯中，95℃下搅拌反应4h，过滤，固体产物用乙醇清洗，65℃下真空干燥，得到所述改性聚乙烯醇。
优选的是，所述成膜助剂为多巴胺或丙三醇。
优选的是，所述渗透剂为尿素、甲基硅醇钠和草酸乙酯中的一种或几种的混合。
优选的是，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或苯扎溴铵。
优选的是，所述着色剂为酞菁颜料或钛白粉。
优选的是，该装配式预制构件用混凝土露石剂由包含以下重量份计的原料制成：
优选的是，该混凝土露石剂的制备方法为：按重量份配比，将柠檬酸钠、改性聚乙烯醇、硼酸钠、醋酸铈、壳聚糖、表面活性剂加入去离子水中，45-65℃下搅拌20-60min；冷却至室温后加入成膜助剂、渗透剂、着色剂，搅拌10-45min，得到所述混凝土露石剂。
本发明的有益效果是：
本发明提供的混凝土露石剂在较低的喷洒量下即可获得足够的露石深度，能够降低露石剂的用量，降低成本，且该露石剂能够适应低温环境下的使用；
本发明采用改性聚乙烯醇作为主要的缓凝成分之一，充分利用了聚乙烯醇富含羟基、成膜性好的优势，并通过对聚乙烯醇进行改性，并辅以硼酸钠、醋酸铈等成分的配合同时又解决了常规水化膜、聚乙烯醇有机膜强度低、与水泥颗粒吸附力不佳的缺陷，能够显著提升缓凝能力，改善露石剂的使用效果。
附图说明
图1为本发明的实施例1中的露石效果图；
图2为不同施工温度下的露石深度测试结果；
图3为不同露石剂喷洒量下的露石深度测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
下列实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。下列实施例中所用的材料试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下列实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
本实施例中，该混凝土露石剂的制备方法为：按重量份配比，将柠檬酸钠、改性聚乙烯醇、硼酸钠、醋酸铈、壳聚糖、表面活性剂加入去离子水中，45-65℃下搅拌20-60min；冷却至室温后加入成膜助剂、渗透剂、着色剂，搅拌10-45min，得到混凝土露石剂。
本实施例中，改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：
将聚乙烯醇、戊烯二酸加入乙酸甲酯中，65-100℃下搅拌反应3-6h，过滤，固体产物用乙醇清洗，50-75℃下真空干燥，得到改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇：戊烯二酸的质量比为1:1-3:1；聚乙烯醇的醇解度为85％-94％，平均分子量为16000～20000。
在优选的实施例中，成膜助剂为多巴胺或丙三醇，渗透剂为尿素、甲基硅醇钠和草酸乙酯中的一种或几种的混合，表面活性剂为十二烷基硫酸钠或苯扎溴铵，着色剂为酞菁颜料或钛白粉。
柠檬酸钠和壳聚糖均能起到缓凝作用，其主要作用机理是：提供羧基、羟基、氨基等官能团，羧基、羟基、氨基与水分子通过氢键结合，加之水分子之间的氢键作用，从而利于在水泥颗粒表面形成溶剂化水膜，起到阻止水泥颗粒间化学键建立的作用，从而减缓水泥的水化；另外，羟基还能够与水泥中的钙离子生成不稳定络合物，能控制钙离子浓度，从而起到缓凝作用。
聚乙烯醇具有大量的羟基，且成膜性较好，其能够通过羟基与水泥水化物形成络合物，在水泥颗粒表面形成隔绝水泥颗粒与水分子的有机膜结构，该有机膜结构与水膜交织复合，从而起到减缓水泥水化的作用。但常规聚乙烯醇存在如下不足：(1)其与水泥颗粒间的作用力较弱，且形成的有机膜的强度较差，导致其对水泥颗粒的表面包覆隔绝作用不强，缓凝性能存在不足；(2)通常，常规聚乙烯醇在低温环境下溶解度会变差，且常规聚乙烯醇的醇解度超过89％-90％时，溶解性也会显著下降，通常只能在60-70℃的热水中溶解，会影响其使用。本发明通过对聚乙烯醇进行改性，并辅以混凝土露石剂中的其他组分(硼酸钠、醋酸铈)的配合，能够克服聚乙烯醇的上述不足。具体的：
首先，通过戊烯二酸与聚乙烯醇聚合，引入大量的羧基官能团，能够提升聚乙烯醇的水溶性，得到的改性聚乙烯醇在醇解度超过90％时，仍能溶解于冷水中，且在低温环境下(2-5℃)仍具有很好的溶解性，更加利于得到的混凝土露石剂在低温环境下的使用；另外，戊烯二酸与聚乙烯醇聚合改性还能够对聚乙烯醇的成膜性起到提升作用。
其次，通过添加醋酸铈，在体系中引入具有特殊结构的稀土铈离子，铈离子的电子层包含许多空电子轨道，可以为含氧活性基团的分子提供空电子轨道生成配位键，能够与羟基、羧基等含氧官能形成配合物，铈离子一方面能够与水泥颗粒表面的铈离子络合，另一方面又与改性聚乙烯醇上的羟基、羧基配位结合，从而起到锚点作用，能够大大提高改性聚乙烯醇在水泥颗粒表面的吸附力和稳定性，从而提升了改性聚乙烯醇的缓凝能力；
进一步的，硼酸钠一方面能够作为无机缓凝剂起到辅助缓凝的作用，另一方面，其还能够起到交联促进作用，提高聚乙烯醇有机膜的强度，从而改善缓凝能力。
实施例1
一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
本实施例中，改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：将75g聚乙烯醇、50g戊烯二酸加入300mL乙酸甲酯中，95℃下搅拌反应4h，过滤，固体产物用乙醇清洗，65℃下真空干燥，得到改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇的醇解度为92％-94％，平均分子量为16000～20000。
本实施例中，成膜助剂为多巴胺，渗透剂为尿素，表面活性剂为苯扎溴铵，着色剂为酞菁颜料。
本实施例中还提供一种该混凝土露石剂应用于装配式混凝土预制构件(或称装配式混凝土构件，以下简称混凝土构件)的施工工艺，具体为：
混凝土构件成型抹面且表面干燥至无明显水分残留后，采用喷洒装置，按照120g/m2的喷洒量均匀的喷洒在混凝土构件表面；然后用塑料薄膜覆盖于20℃下进行养护，24h后取下塑料薄膜，用水对混凝土构件表面进行冲刷，以刷除处理表面砂浆，形成一定的露石深度。本实施例获得露石效果如图1所示。
实施例2
一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
本实施例中，改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：将75g聚乙烯醇、50g戊烯二酸加入300mL乙酸甲酯中，95℃下搅拌反应4h，过滤，固体产物用乙醇清洗，65℃下真空干燥，得到改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇的醇解度为92％-94％，平均分子量为16000～20000。
本实施例中，成膜助剂为多巴胺，渗透剂为尿素，表面活性剂为苯扎溴铵，着色剂为酞菁颜料。
本实施例中还提供一种该混凝土露石剂应用于装配式混凝土预制构件的施工工艺，具体为：
混凝土构件成型抹面且表面干燥至无明显水分残留后，采用喷洒装置，按照120g/m2的喷洒量均匀的喷洒在混凝土构件表面；然后用塑料薄膜覆盖于20℃下进行养护，24h后取下塑料薄膜，用水对混凝土构件表面进行冲刷，以刷除处理表面砂浆，形成一定的露石深度。
实施例3
一种装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
本实施例中，改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：将75g聚乙烯醇(购自上海凯茵化工有限公司，以下相同)、50g戊烯二酸加入300mL乙酸甲酯中，95℃下搅拌反应4h，过滤，固体产物用乙醇清洗，65℃下真空干燥，得到改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇的醇解度为92％-94％，平均分子量为16000～20000。
本实施例中，成膜助剂为多巴胺，渗透剂为尿素，表面活性剂为苯扎溴铵，着色剂为酞菁颜料。
本实施例中还提供一种该混凝土露石剂应用于装配式混凝土预制构件的施工工艺，具体为：
混凝土构件成型抹面且表面干燥至无明显水分残留后，采用喷洒装置，按照120g/m2的喷洒量均匀的喷洒在混凝土构件表面；然后用塑料薄膜覆盖于20℃下进行养护，24h后取下塑料薄膜，用水对混凝土构件表面进行冲刷，以刷除处理表面砂浆，形成一定的露石深度。
对比例1
本例与实施例1基本相同，以下主要列出不同之处。
本例中的装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
对比例2
本例与实施例1基本相同，以下主要列出不同之处。
本例中的装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
对比例3
本例与实施例1基本相同，以下主要列出不同之处。
本例中的装配式预制构件用混凝土露石剂，由包含以下重量份计的原料制成：
以下进行相关测试：
1、按照实施例1的施工工艺，测定实施例1-3以及对比例1-3的混凝土露石剂对混凝土构件进行处理获得的露石深度，测量结果如下表1所示
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 露石深度/mm | 3.37 | 3.51 | 3.74 | 2.08 | 2.45 | 2.87 |
从表1的结果可以看出，对比例1-3中的露石剂由于缓凝效果下降导致相同工艺下获得的露石深度明细降低。
2、采用实施例1的混凝土露石剂，并安装按照实施例1的施工工艺，测定不同施工温度下的露石深度，具体为：
混凝土构件成型抹面且表面干燥至无明显水分残留后，采用喷洒装置，按照120g/m2的喷洒量均匀的喷洒在混凝土构件表面；然后用塑料薄膜覆盖分别于2℃、5℃、10℃、20℃进行养护，24h后取下塑料薄膜，用水对混凝土构件表面进行冲刷，以刷除处理表面砂浆，形成一定的露石深度，测量得到2℃、5℃、10℃、20℃下的露石深度分别为：3.14mm、3.18mm、3.35mm、3.47mm；参照图2。可以看出，本发明的混凝土露石剂能够适应低温环境下的使用。
3、采用实施例1的混凝土露石剂，并安装按照实施例1的施工工艺，测定不同露石剂喷洒量获得的露石深度，具体为：
混凝土构件成型抹面且表面干燥至无明显水分残留后，采用喷洒装置，按照不同喷洒量(40g/m2、80g/m2、120g/m2、160g/m2、200g/m2)均匀的喷洒在混凝土构件表面；然后用塑料薄膜覆盖于20℃下进行养护，24h后取下塑料薄膜，用水对混凝土构件表面进行冲刷，以刷除处理表面砂浆，形成一定的露石深度。测量结果为：40g/m2、80g/m2、120g/m2、160g/m2、200g/m2的喷洒量获得的露石深度分别为：1.52mm、2.33mm、3.37mm、3.62mm、3.71mm；参照图3。可以看出，本发明的混凝土露石剂在较低的喷洒量下即可获得足够的露石深度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (9)
1.一种装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，由包含以下重量份计的原料制成：
柠檬酸钠 4-12重量份；
改性聚乙烯醇 6-24重量份；
硼酸钠 1-10重量份；
醋酸铈 0.1-4重量份；
壳聚糖 2-15重量份；
成膜助剂 0.2-3重量份；
渗透剂 0.3-5重量份；
着色剂 0.5-8重量份；
表面活性剂 0.2-6重量份；
去离子水 80-100份重量份；
其中，所述改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：
将聚乙烯醇、戊烯二酸加入乙酸甲酯中，65-100℃下搅拌反应3-6h，过滤，固体产物用乙醇清洗，50-75℃下真空干燥，得到所述改性聚乙烯醇；
其中，聚乙烯醇：戊烯二酸的质量比为1:1-3:1。
2.根据权利要求1所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为85%-94%，平均分子量为16000～20000。
3.根据权利要求2所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述改性聚乙烯醇通过以下方法制备得到：将75g聚乙烯醇、50g戊烯二酸加入300mL乙酸甲酯中，95℃下搅拌反应4h，过滤，固体产物用乙醇清洗，65℃下真空干燥，得到所述改性聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述成膜助剂为多巴胺或丙三醇。
5.根据权利要求1所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述渗透剂为尿素、甲基硅醇钠和草酸乙酯中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或苯扎溴铵。
7.根据权利要求1所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，所述着色剂为酞菁颜料或钛白粉。
8.根据权利要求3所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，由包含以下重量份计的原料制成：
柠檬酸钠 8重量份；
改性聚乙烯醇 14重量份；
硼酸钠 6重量份；
醋酸铈 1.7重量份；
壳聚糖 5.5重量份；
成膜助剂 1.2重量份；
渗透剂 0.8重量份；
着色剂 1重量份；
表面活性剂 1.5重量份；
去离子水 100份重量份。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的装配式预制构件用混凝土露石剂，其特征在于，该混凝土露石剂的制备方法为：按重量份配比，将柠檬酸钠、改性聚乙烯醇、硼酸钠、醋酸铈、壳聚糖、表面活性剂加入去离子水中，45-65℃下搅拌20-60min；冷却至室温后加入成膜助剂、渗透剂、着色剂，搅拌10-45min，得到所述混凝土露石剂。
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