本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种高强度混凝土养护剂的制备方法。
背景技术：
混凝土浇注成型拆模后，传统的方法是在养护阶段采用定时浇水以保证混凝土养护阶段需水量，防止因混凝土表面起砂或开裂而达不到要求的物理力学性能。现代基建随着大面积现浇混凝土和预制件施工增长，浇水养护工艺给施工带来繁重劳动、大量耗水和环境污染等诸多问题，稍有不当就会造成养护后混凝土开裂、起砂、粉化等问题出现。为此，国内外开展了能够代替洒水对现浇混凝土进行早期养护的养护剂研究，养护剂的使用大大节约劳力和繁重的辅助设施，大量节约用水减少污染，取得了良好的经济效益和社会效益。
养护剂又称养生液，是一种高分子涂膜材料，喷洒在混凝土表面后固化，形成一层致密的薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，防止水分过快蒸发，保证混凝土有较好的保水养生条件，从而达到养护目的。由有机高分子材料与无机碱金属硅酸盐合成，成新型胶状，其主要成分为高分子成膜物质。养护剂可以在干旱缺水的环境下使用，无需洒水，突破了洒水养护对水的依赖，有效解决了干旱地区水泥混凝土路面无法充分养护的难题，同时也可以节约养护用水。养护剂使用时喷洒的均匀性直接影响水泥混凝土养护的有效性，但是，目前国内养护剂使用并不普遍，养护剂的喷涂基本使用人工，并没有机械化的设备，很难保证养护剂喷涂时的均匀性。目前，国内常用的为石蜡基料类养护剂，其具有保水率好，但强度太差，使用时易擦伤破碎磨损，影响使用寿命，
因此，研制出一种高强度混凝土养护剂具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前常见的石蜡乳液养护剂在使用时喷涂时间的掌握与混凝土拌合成型后表面泌水情况有关，如果掌握不当，就会影响混凝土的表面强度，乃至影响其内部结构的缺陷，提供了一种高强度混凝土养护剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高强度混凝土养护剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取100～200g石蜡放入三口烧瓶中，置于水浴锅中熔化，向三口烧瓶中加入12～16ml去离子水、6～8g硬脂酸和8～10g十二烷基硫酸钠，继续保温混合搅拌，得到自制石蜡乳液；
（2）称取0.6～0.8kg蒙脱土研磨粉碎，收集研磨粉末，将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌10～16min，得到混合液，将硅烷偶联剂kh-570滴加至混合液中，待滴加完成后搅拌混合并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性蒙脱土颗粒；
（3）将石英砂和碳酸钠混合研磨粉碎，得到研磨粉末，将研磨粉末放入窑炉中煅烧，自然冷却至室温，收集冷却物并研磨过80目筛，出料，即为自制硅酸钠，继续向自制硅酸钠中加入混合物质量4%的橄榄油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，用去离子水冲洗发酵产物，去除发酵液，干燥出料，即为改性自制硅酸钠；
（4）按重量份数计，分别称取自制石蜡乳液、改性蒙脱土颗粒、改性自制硅酸钠和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，再添加三乙醇胺、过硫酸铵、硅溶胶和甲基硅醇钠，继续混合搅拌，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得高强度混凝土养护剂。
步骤（1）所述的熔化温度为90～100℃，熔化时间为45～60min，搅拌时间为16～20min。
步骤（2）所述的粉碎时间为10～12min，研磨粉末、丙酮和苯酚的质量比为1：3：5，搅拌时间为10～16min，硅烷偶联剂kh-570和混合液的体积比为1：6，滴加时间为16～20min，烘干温度为85～95℃，烘干时间为20～30min。
步骤（3）所述的石英砂和碳酸钠的质量比为1：2，研磨粉碎时间为16～20min，煅烧温度为1300～1400℃，煅烧时间为1～2h，发酵温度为35～45℃，发酵时间为7～9天。
步骤（4）所述的按重量份数计，分别称取20～26份自制石蜡乳液、10～12份改性蒙脱土颗粒、6～8份改性自制硅酸钠、5～7份去离子水、4～6份三乙醇胺、2～4份过硫酸铵、1～3份质量分数为10％硅溶胶和3～5份甲基硅醇钠，搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为16～20min，继续搅拌温度为65～85℃，搅拌时间为1～2h。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用乳化剂将石蜡和水混合乳化形成均匀分散体系，乳化蜡具有耐水性好、体系稳定、分散性好以及成膜均匀的特性，通过改性蒙脱土颗粒、改性自制硅酸钠、三乙醇胺对石蜡乳液共同改性，首先通过蒙脱土表面改性，使硅酯基与水发生水解反应后形成硅醇基，硅醇基与蒙脱土的表面羟基反应，再通过干燥脱水形成部分共价键，最终硅烷偶联剂在蒙脱土表面形成多分子覆盖膜，改变蒙脱土固有的亲水性质，同时对其表面进行覆膜处理，通过苯酚进入蒙脱土颗粒层内部，并在内部发生聚合反应，改善材料层间距，提高了树脂和无机颗粒间界面结合能力，使其改性后作为界面结合剂，使颗粒对水泥内部孔隙进行有效的填充，同时由于两相间结合力大大增强，有效使混凝土的强度得以提高，达到养护效果；
（2）本发明通过硅烷偶联剂对硅酸钠的改性，将其和植物油以及沼液微生物共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到部分水泥表面，增强了硅酸钠与高聚物的相容性，并且硅酸钠和无机材料与混凝土表面吸附力强，在有机成膜组分与混凝土表面起到隔断及架桥作用，降低了有机高分子乳液，使制备的养护剂不仅具有有机组分的优良成膜性，也具有无机组分的高渗透性及化学活性，喷涂于混凝土表面形成致密的养护膜，大幅降低混凝土表面的水分蒸发，有利于提高混凝土表面致密性，从而使混凝土的强度得以提高，以达到养护效果；
（3）本发明加入早强剂和憎水剂，其中早强剂能够密闭表面层孔隙，降低混凝土水分蒸发损失，能够激化水泥中铝酸三钙和铁铝酸四钙及砂石中的氧化铝与部分钙矾石的微细晶体，填充混凝土中的微小孔隙，促进了水泥的水化，加速了混凝土表面层的早强硬化，再次使混凝土的强度得以提高，并且憎水剂通过表面渗透作用，渗入到混凝土毛细孔中，其分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现“反毛细管效应”形成优异的憎水层，在混凝土毛细孔中形成防水屏障，再次激化水泥中高强度的物质对混凝土中微小孔隙进行有效填充，进一步使混凝土的强度得以提高，具有广泛应用的前景。
具体实施方式
称取100～200g石蜡放入三口烧瓶中，置于90～100℃的水浴锅中熔化45～60min，向三口烧瓶中加入12～16ml去离子水、6～8g硬脂酸和8～10g十二烷基硫酸钠，继续保温混合搅拌16～20min，得到自制石蜡乳液，称取0.6～0.8kg蒙脱土研磨粉碎10～12min，收集研磨粉末，按质量比为1：3：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌10～16min，得到混合液，按体积比为1：6将硅烷偶联剂kh-570滴加至混合液中，控制滴加时间为16～20min，待滴加完成后搅拌混合并置于烘箱中，在温度为85～95℃下烘干20～30min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性蒙脱土颗粒，按质量比为1：2将石英砂和碳酸钠混合研磨粉碎16～20min，得到研磨粉末，将研磨粉末放入1300～1400℃的窑炉中煅烧1～2h，自然冷却至室温，收集冷却物并研磨过80目筛，出料，即为自制硅酸钠，继续向自制硅酸钠中加入混合物质量4%的橄榄油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在35～45℃的条件下密封发酵7～9天，发酵结束后，取出发酵产物，用去离子水冲洗发酵产物，去除发酵液，干燥出料，即为改性自制硅酸钠，按重量份数计，分别称取20～26份自制石蜡乳液、10～12份改性蒙脱土颗粒、6～8份改性自制硅酸钠和5～7份去离子水混合置于搅拌机中，在45～65℃下搅拌16～20min，再添加4～6份三乙醇胺、2～4份过硫酸铵、1～3份质量分数为10％硅溶胶和3～5份甲基硅醇钠，在65～85℃下继续混合搅拌1～2h，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得高强度混凝土养护剂。
实例1
称取100g石蜡放入三口烧瓶中，置于90℃的水浴锅中熔化45min，向三口烧瓶中加入12ml去离子水、6g硬脂酸和8g十二烷基硫酸钠，继续保温混合搅拌16min，得到自制石蜡乳液，称取0.6kg蒙脱土研磨粉碎10min，收集研磨粉末，按质量比为1：3：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌10min，得到混合液，按体积比为1：6将硅烷偶联剂kh-570滴加至混合液中，控制滴加时间为16min，待滴加完成后搅拌混合并置于烘箱中，在温度为85℃下烘干20min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性蒙脱土颗粒，按质量比为1：2将石英砂和碳酸钠混合研磨粉碎16min，得到研磨粉末，将研磨粉末放入1300℃的窑炉中煅烧1h，自然冷却至室温，收集冷却物并研磨过80目筛，出料，即为自制硅酸钠，继续向自制硅酸钠中加入混合物质量4%的橄榄油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在35℃的条件下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，用去离子水冲洗发酵产物，去除发酵液，干燥出料，即为改性自制硅酸钠，按重量份数计，分别称取20份自制石蜡乳液、10份改性蒙脱土颗粒、6份改性自制硅酸钠和5份去离子水混合置于搅拌机中，在45℃下搅拌16min，再添加4份三乙醇胺、2份过硫酸铵、1份质量分数为10％硅溶胶和3份甲基硅醇钠，在65℃下继续混合搅拌1～2h，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得高强度混凝土养护剂。
实例2
称取150g石蜡放入三口烧瓶中，置于95℃的水浴锅中熔化53min，向三口烧瓶中加入14ml去离子水、7g硬脂酸和9g十二烷基硫酸钠，继续保温混合搅拌18min，得到自制石蜡乳液，称取0.7kg蒙脱土研磨粉碎11min，收集研磨粉末，按质量比为1：3：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌13min，得到混合液，按体积比为1：6将硅烷偶联剂kh-570滴加至混合液中，控制滴加时间为18min，待滴加完成后搅拌混合并置于烘箱中，在温度为90℃下烘干25min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性蒙脱土颗粒，按质量比为1：2将石英砂和碳酸钠混合研磨粉碎18min，得到研磨粉末，将研磨粉末放入1350℃的窑炉中煅烧1.5h，自然冷却至室温，收集冷却物并研磨过80目筛，出料，即为自制硅酸钠，继续向自制硅酸钠中加入混合物质量4%的橄榄油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在40℃的条件下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，用去离子水冲洗发酵产物，去除发酵液，干燥出料，即为改性自制硅酸钠，按重量份数计，分别称取23份自制石蜡乳液、11份改性蒙脱土颗粒、7份改性自制硅酸钠和6份去离子水混合置于搅拌机中，在55℃下搅拌18min，再添加5份三乙醇胺、3份过硫酸铵、2份质量分数为10％硅溶胶和4份甲基硅醇钠，在75℃下继续混合搅拌1.5h，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得高强度混凝土养护剂。
实例3
称取200g石蜡放入三口烧瓶中，置于100℃的水浴锅中熔化60min，向三口烧瓶中加入16ml去离子水、8g硬脂酸和10g十二烷基硫酸钠，继续保温混合搅拌20min，得到自制石蜡乳液，称取0.8kg蒙脱土研磨粉碎12min，收集研磨粉末，按质量比为1：3：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌16min，得到混合液，按体积比为1：6将硅烷偶联剂kh-570滴加至混合液中，控制滴加时间为20min，待滴加完成后搅拌混合并置于烘箱中，在温度为95℃下烘干30min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性蒙脱土颗粒，按质量比为1：2将石英砂和碳酸钠混合研磨粉碎20min，得到研磨粉末，将研磨粉末放入1400℃的窑炉中煅烧2h，自然冷却至室温，收集冷却物并研磨过80目筛，出料，即为自制硅酸钠，继续向自制硅酸钠中加入混合物质量4%的橄榄油和混合物质量0.6%的沼液，装入发酵罐中，在45℃的条件下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，用去离子水冲洗发酵产物，去除发酵液，干燥出料，即为改性自制硅酸钠，按重量份数计，分别称取26份自制石蜡乳液、12份改性蒙脱土颗粒、8份改性自制硅酸钠和7份去离子水混合置于搅拌机中，在65℃下搅拌20min，再添加6份三乙醇胺、4份过硫酸铵、3份质量分数为10％硅溶胶和5份甲基硅醇钠，在85℃下继续混合搅拌2h，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得高强度混凝土养护剂。
对比例以上海市某公司生产的混凝土养护剂作为对比例对本发明制得的高强度混凝土养护剂和对比例中的混凝土养护剂进行检测，检测结果如表1所示：
1、测试方法取相同质量本发明制得的样品实例1～3、对比例分别加入到相同质量、同批次的混凝土中搅拌均匀，备用。另取上述相同质量混凝土不加任何养护剂做空白实验。
力学性能测试参照《水泥胶砂强度检验方法》gb/t17671的规定进行检测。
表1
根据表1中数据可知，加入本发明制得的高强度混凝土养护剂的混凝土防水性能好，力学强度优良，可应用范围更为广泛，具有广阔的使用前景。