混凝土内养护剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种混凝土内养护剂及其制备方法，其组分包括有：去离子水，非金属矿物，氢氧化钠，丙烯酸或/和其衍生物单体，水溶性自由基聚合引发剂，水溶性自由基聚合交联剂，附加剂；溶液型混凝土内养护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取料；2)将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸或/和其衍生物单体混合；3)所得混合液中依次添加交联剂、引发剂、非金属矿物、环氧乙烷、阻锈剂，搅拌均匀，热风循环加热，即得混凝土内养护剂。本发明的有益效果在于：节省养护用水并减少人力、物力投入，降低了外加剂的应用成本，可有效减少水分蒸发，减少后期养护成本，并有效的提高了混凝土外加剂的综合性能，环境友好，利于环保。

权利要求

1.混凝土内养护剂，其特征在于其组分及其组分含量按质量百分比计为：去离子水1％～60％，非金属矿物2％～70％，氢氧化钠2％～20％，丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；

所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：阻锈剂30～70％，环氧乙烷30～70％。

2.按权利要求1所述的混凝土内养护剂，其特征在于所述的非金属矿物为膨润土、蒙脱石、高岭土、镁质粘土、绢云母、累托石、伊利石、沸石、石英中的任意一种或多种的混合。

3.按权利要求1所述的混凝土内养护剂，其特征在于所述丙烯酸衍生物为甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的任意一种或多种的组合。

4.按权利要求1所述的混凝土内养护剂，其特征在于所述的水溶性自由基聚合引发剂是过硫酸胺、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种或它们的混合。

5.按权利要求1所述的混凝土内养护剂，其特征在于所述的水溶性自由基聚合交联剂是N’N-亚甲基双丙烯酰胺。

6.权利要求1所述的混凝土内养护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)取料，各组分含量按质量百分比计为：

去离子水1％～60％，

非金属矿物2％～70％，

氢氧化钠2％～20％，

丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；

所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：阻锈剂30～70％，环氧乙烷30～70％；

2)将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸或/和其衍生物单体混合均匀，控制混合液温度在30-50度；

3)在步骤2)所得混合液中依次添加水溶性自由基聚合交联剂、水溶性自由基聚合引发剂、非金属矿物、环氧乙烷、阻锈剂，搅拌均匀，在50℃-110℃下热风循环加热2-3小时，即得溶液型混凝土内养护剂。

7.混凝土内养护剂，其特征在于其组分及其组分含量按质量百分比计为：去离子水1％～60％，非金属矿物2％～70％，氢氧化钠2％～20％，丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；

所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％。

8.按权利要求7所述的混凝土内养护剂，其特征在于各组分含量按重量百分比计为：去离子水40％～50％，非金属矿物5％～25％，氢氧化钠2.5％～18％，丙烯酸或/和其衍生物单体30％～40％，水溶性自由基聚合引发剂0.00005％～0.0005％，水溶性自由基聚合交联剂0.00005％～0.0002％，附加剂10-40％；

所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％。

9.按权利要求7所述的混凝土内养护剂，其特征在于所述的填充剂为高岭土，助流剂为滑石粉，阻锈剂为尿素。

10.权利要求7所述的混凝土内养护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)取料，各组分含量按质量百分比计为：

去离子水1％～60％，

非金属矿物2％～70％，

氢氧化钠2％～20％，

丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；

所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％；

2)将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸或/和其衍生物单体混合均匀，控制混合液温度在30-50度；

3)在步骤2)所得混合液中依次添加水溶性自由基聚合交联剂、水溶性自由基聚合引发剂、非金属矿物、环氧乙烷、阻锈剂，搅拌均匀得混合液；

4)将步骤3)所得混合液在50℃-110℃下热风循环加热1-4小时，继续烘干粉碎，然后添加填充剂和助流剂进行混合，即得粉末型混凝土内养护剂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土内养护剂及其制备方法。

背景技术

在混凝土施工中，混凝土养护是一个非常重要的环节。混凝土的强度来源于水泥的水化，而水泥水化只能在被水填充的毛细管内发生，因此，必须创造条件防止水分由毛细管中蒸发失去，才能使水泥充分水化，以保证混凝土的强度不断增长。否则，在干燥的环境中，水泥水化作用会随着水分的逐渐蒸发而停止，并引起混凝土干缩裂缝及结构疏松，从而严重影响混凝土的强度和耐久性。因此，为混凝土的养护创造湿润保水的环境显得极为重要。
传统的混凝土养护法是覆盖湿麻袋、湿草袋或堆湿沙后再洒水，不仅浪费了大量水资源、人力物力，而且满足不了高层建筑的梁柱、大型建筑物和缺水干旱地区的施工要求。
现在普遍使用的化学养护法，如水泥改性、掺加矿物掺合料和化学外加剂等，与传统的养护法相比，具有省工、省时、节水等优点。对水源缺乏地区或无法采用常规方法养护的工程，更显示出其优越性。其主要有以下几类：(1)石蜡乳液；(2)以水玻璃为主的硅酸盐水溶液；(3)溶剂型树脂溶液。它们的养护机理都是在混凝土表面形成隔水层，阻止拌和水分的挥发，从而实现混凝土的自养护。近年来，还出现了以磺酸盐系和羧酸盐系为代表的高效减水剂。但是，这种方法常出现与水泥配合性差、减水率偏低、坍落度经时变化偏大、过多的引气现象、不够经济等问题。
当前，若干个国家的研究小组正在深入研究，寻找一种能够减少用水、减少混凝土收缩、提高混凝土强度的新型内养护方法及养护技术。

发明内容

本发明所要解决的问题就是针对上述现有技术存在的不足而提供一种新型环保高效混凝土内养护剂，其掺量小，制备原材料成本低，具有改善砂浆的和易性、保水性、粘结性、泵送性等功能，能显著减少新拌混凝土用水量、提高混凝土性能、延长混凝土使用寿命、提高工程质量并减少环境污染。
本发明的另外一个目的是提供混凝土内养护剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：混凝土内养护剂，其特征在于其组分及其组分含量按质量百分比计为：
去离子水1％～60％，非金属矿物2％～70％，氢氧化钠2％～20％，丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；
所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：
阻锈剂30～70％，环氧乙烷30～70％。
按上述方案，所述的非金属矿物为膨润土、蒙脱石、高岭土、镁质粘土、绢云母、累托石、伊利石、沸石、石英中的任意一种或多种的混合。
按上述方案，所述丙烯酸衍生物为甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的任意一种或多种的组合。
按上述方案，所述的水溶性自由基聚合引发剂是过硫酸胺、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种或它们的混合。
按上述方案，所述的水溶性自由基聚合交联剂是N’N-亚甲基双丙烯酰胺。
溶液型混凝土内养护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)取料，各组分含量按质量百分比计为：
去离子水1％～60％，
非金属矿物2％～70％，
氢氧化钠2％～20％，
丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，
水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，
水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，
附加剂0-40％；
所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：
阻锈剂30～70％，环氧乙烷30～70％。
2)将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸或/和其衍生物单体混合均匀，控制混合液温度在30-50度；
3)在步骤2)所得混合液中依次添加水溶性自由基聚合交联剂、水溶性自由基聚合引发剂、非金属矿物、环氧乙烷、阻锈剂，搅拌均匀，在50℃-110℃下热风循环加热2-3小时，即得溶液型混凝土内养护剂。
混凝土内养护剂，其特征在于其组分及其组分含量按质量百分比计为：
去离子水1％～60％，非金属矿物2％～70％，氢氧化钠2％～20％，丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，附加剂0-40％；
所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：
填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％。
按上述方案，优选的各组分含量按重量百分比计为：
去离子水40％～50％，非金属矿物5％～25％，氢氧化钠2.5％～18％，丙烯酸或/和其衍生物单体30％～40％，水溶性自由基聚合引发剂0.00005％～0.0005％，水溶性自由基聚合交联剂0.00005％～0.0002％，附加剂10-40％；
所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：
填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％。
按上述方案，所述的填充剂为高岭土，助流剂为滑石粉，阻锈剂为尿素。
粉末型混凝土内养护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)取料，各组分含量按质量百分比计为：
去离子水1％～60％，
非金属矿物2％～70％，
氢氧化钠2％～20％，
丙烯酸或/和其衍生物单体26％～60％，
水溶性自由基聚合引发剂0.00002％～0.001％，
水溶性自由基聚合交联剂0.00001％～0.0005％，
附加剂0-40％；
所述的附加剂各组分及各组分占附加剂总量按质量百分比计为：
填充剂20～50％，助流剂20～40％，阻锈剂10～30％，环氧乙烷10～15％；
2)将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸或/和其衍生物单体混合均匀，控制混合液温度在30-50度；
3)在步骤2)所得混合液中依次添加水溶性自由基聚合交联剂、水溶性自由基聚合引发剂、非金属矿物、环氧乙烷、阻锈剂，搅拌均匀，得混合液；
4)将步骤3)所得混合液在50℃-110℃下热风循环加热1-4小时，继续烘干粉碎，然后添加填充剂和助流剂进行混合，即得粉末型混凝土内养护剂。
混凝土内养护剂，其可以根据具体使用需要而制备成不同分子量、不同中和度及不同交联度的产品，可以是溶液型或粉末型。同时具备减水、缓凝、保塑、阻锈和微膨胀等功能。
本发明的有益效果在于：
1)无须浇水的先进的内养护方法，可大量节省养护用水并减少人力、物力投入，降低了外加剂的应用成本，解决了以往减水剂、养护剂分开使用所带来的工序繁琐、成本高等问题，节省了人力、物力。
2)有效结合了减水剂与养护剂的功能：结合减水剂与高效混凝土养护剂的优点，减水率高，可有效减少水分蒸发，减少后期养护成本，并有效的提高了混凝土内养护剂的综合性能(物理性能、工作性能等)。
3)环境友好，与水泥砂浆配合性好，利于环保，促进资源可持续性发展。
4)新型环保高效混凝土内养护剂从分子结构、作用原理和在混凝土中的表现行为与传统减水剂有很大区别，不仅具有适宜的减水率、流动度、掺量、和易性等优点，还具有后期养护功能，使用本发明产品可代替传统的湿养护，可减小劳动度、降低工程费用，达到并超过传统的湿养护效果。
5)由于非金属矿物的添加，一方面减少了环境的污染，另外还大大减低了成本。
具体实施方式：
实施例1
配方：
去离子水55％，膨润土3％，氢氧化钠3％，丙烯酸15％，丙烯酰胺15％，过硫酸胺0.001％，N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.0005％，附加剂8.9985％(其中高岭土50％，环氧乙烷10％，尿素10％，滑石粉30％)
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸、丙烯酰胺等混合均匀，控制混合液温度在30度；再依次添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、膨润土、环氧乙烷、尿素，搅拌均匀，采用水溶液原位聚合复合法，50℃-110℃热风循环加热3小时，继续烘干粉碎后与高岭土、滑石粉混合均匀，即得粉末型混凝土内养护剂。
实施例2
配方：
去离子水2％，蒙脱石65％，氢氧化钠2.5％，丙烯酸15％，丙烯酰胺15％，过硫酸钾0.001％，N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.00001％，附加剂0.49899％(其中环氧乙烷50％，尿素50％)
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸、丙烯酰胺等混合均匀，控制混合液温度在30度；再依次添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、蒙脱石、环氧乙烷、尿素，搅拌均匀，在50℃-110℃下热风循环加热2小时，即得溶液型混凝土内养护剂。
实施例3
配方：
去离子水2％，蒙脱石10％、膨润土25％，氢氧化钠2％，丙烯酸55％，过硫酸钾0.0008％，N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.0003％，附加剂5.9989％(其中高岭土28％，环氧乙烷12％，尿素30％，滑石粉30％)
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸等混合均匀，控制混合液温度在30度；再依次添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、蒙脱石、膨润土、环氧乙烷、尿素，搅拌均匀，采用水溶液原位聚合复合法，50℃-110℃热风循环加热4小时，继续烘干粉碎后与高岭土、滑石粉搅拌混合均匀，即得粉末型混凝土内养护剂。
实施例4
配方：
去离子水20％，伊利石10％、累托石5％、石英5.9％、氢氧化钠19％，甲基丙烯酸40％，过硫酸钾0.0001％，过硫酸胺0.0001％、N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.0005％，附加剂0.0993％(其中高岭土38％，环氧乙烷12％，尿素30％，滑石粉20％)
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、甲基丙烯酸等混合均匀，再添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、过硫酸胺、伊利石、累托石、石英、环氧乙烷、尿素，搅拌均匀，采用水溶液原位聚合复合法，50℃-110℃热风循环加热4小时，继续烘干粉碎后与高岭土、滑石粉搅拌混合均匀，即得粉末型混凝土内养护剂。
实施例5
配方：
去离子水2％，膨润土20％、氢氧化钠12％，丙烯酸11％，丙烯酰胺15％，过硫酸钾0.001％，N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.00001％，附加剂39.99899％(其中高岭土25％，环氧乙烷11％，尿素24％，滑石粉40％)
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸，丙烯酰胺等混合均匀，再添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、膨润土、环氧乙烷、尿素，搅拌均匀，采用水溶液原位聚合复合法，50℃-110℃热风循环加热3小时，继续烘干粉碎后与高岭土、滑石粉搅拌混合均匀，即得粉末型混凝土内养护剂。
实施例6
配方：
去离子水40％，膨润土20％、氢氧化钠12％，丙烯酸11％，丙烯醚胺16.9985％，过硫酸钾0.001％，N’N-亚甲基双丙烯酰胺0.0005％；
制备方法：
首先将去离子水、氢氧化钠、丙烯酸，丙烯酰胺等混合均匀，再添加N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、膨润土搅拌均匀，在50℃-110℃下热风循环加热2小时，即得溶液型混凝土内养护剂。
按照上述实施例1-6制备样品，并检验其性能如下：
1.混凝土养护剂添加使用方法：
将上述6种产品分别按照每立方米90克的添加量与混凝土混合均匀(配合比混凝土C20每组试块水泥4.5公斤、粗砂7.5公斤、砾石13.5公斤、水1.5公斤)，制成实验试块组，按照上述实施例顺序分别是S1、S2、S3、S4、S5、S6；
不添加本品，按照同样配比制备对照试块组CK。每组制备20块试样。
2.养护时间、方式：
试验组：28天养护期，室外自然养护，不浇水。
对照组：28天养护期，按照传统方法浇水养护。
3.专人记录每日气温及干湿度并实施对照组养护，分析蒸发量及气温对实验的影响。
4、数据测量：
(1)第7天，每组分别抽取试样5个，测试抗压及抗折强度。
(2)第28天，每组分别抽取试样5个，测试抗压及抗折强度。
5、数据记录

6、结论
从以上数据可以看出，混凝土使用了本发明产品后，在不浇水养护28天后，3天与28天抗折、抗压强度得到了改善，明显高于对照组试样，且高于标准养护的试样，达到了较好的自养护效果。且本养护剂是典型的兼有吸水和保水特性的内养护剂，在昼夜温差大、夜间温度低的时候，水汽凝结，被本品吸收，白天温度高时水分不易失去，使混凝土始终处于高湿度的氛围中，有利于自身养护。