一种混凝土内养护剂及其制备方法与流程

本发明属于混凝土外加剂，具体涉及一种混凝土内养护剂及其制备方法。

背景技术：

1、混凝土是一种常用的建筑材料，具有较高的强度和耐久性，在混凝土固化的过程中，养护对混凝土的品质至关重要。养护过程中，需要保持混凝土表面的湿润度，以防止混凝土由于水分的过快蒸发而引起裂纹和强度下降。传统的混凝土养护方法主要包括湿润养护和覆盖养护，然而，这些方法都存在一定的局限性，如湿润养护需要耗费大量的水资源，而覆盖养护会造成养护期延长和施工工艺复杂等问题。目前研究认为最可行有效的办法就是从混凝土内部补偿水化所需的水分，对混凝土进行养护，即内养护或自养护。目前混凝土的内养护技术中常用的材料为多孔轻骨料(lwa)和高吸水性树脂(sap)两大类。

2、cn201110195132.0公开了一种保水耐盐耐碱性混凝土内养护剂的制备方法，以植物淀粉、层状结构无机粉体、阴离子型单体、非离子型单体和水为主要原料，在引发剂、交联剂和一定温度作用下，经溶解、反应、过滤、洗涤、干燥、粉碎制得75-150μm的内养护剂，解决了传统sap耐盐耐碱性差导致内养护作用有限的问题，但其溶胀后，粒径至少会变为原来的5倍，释水后孔径偏大，在混凝土内部留下较大孔洞，从而对混凝土力学性能带来潜在的不利影响因素。

3、cn201310417951.4公开了一种混凝土内养护剂、其制备方法及使用方法，以去离子水、氢氧化钠、丙烯酸、水溶性引发剂、水溶性交联剂、天然接枝骨架高岭土为原料，通过微波辐射、洗涤、干燥、粉碎制得80目的内养护剂，解决了化学养护法存在的与水泥兼容性差、减水率偏低、坍落度经时变化偏大、过多的引气现象以及不够经济等问题，但其在强碱环境条件下时，其耐碱性能不良，会迅速失水，导致混凝土水胶比变大，进而影响混凝土强度。

4、cn201610056919.1公开了一种适用于强碱环境的混凝土内养护剂及其制备方法，通过对sap分子结构进行设计，使其分子结构中酰胺基和羧酸基的比例为9-20:1，且控制成品粒度在d97小于45μm以下，解决了内养护剂在混凝土内部释水后留下孔洞影响混凝土力学性能的问题，但其吸水倍率小，掺量低时养护效果不佳，掺量高时经济性差。

5、因此，研发一种适用于碱性环境、吸水倍率较高以及对混凝土力学性能无影响的混凝土内养护剂有重要意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种混凝土内养护剂及其制备方法，该内养护剂在碱性环境下仍具有较高的吸液能力，能显著降低混凝土收缩且对混凝土力学性能无不利影响；且该制备方法简单，操作方便，环保节能。

2、本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

3、一种混凝土内养护剂，该内养护剂的各组分按重量份数计为：层状无机矿物5-25份，非离子型单体20-40份，离子型单体10-25份，纳米填料1-10份，大分子有机物5-15份，交联剂0.05-1份，引发剂0.005-0.1份，中和试剂10-20份，去离子水60-90份；其中所述非离子型单体为n-n’-双羟乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟丙酯的混合物；所述离子型单体为甜菜碱和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸钠的混合物；所述混凝土内养护剂的制备方法包括以下步骤：

4、(1)将离子型单体在0℃溶于去离子水中并加入中和试剂制得单体溶液，再搅拌加入层状无机矿物、非离子型单体、纳米填料、大分子有机物，混合均匀得到混合液；

5、(2)向步骤(2)所得混合液中加入交联剂、引发剂，升温至50-80℃聚合反应2-5h得到凝胶状产物；

6、(3)将步骤(3)所得凝胶状产物过滤洗涤，在蒸馏水中浸泡1-2h后高速剪切1-2h得混凝土内养护剂。

7、上述方案中，所述非离子型单体中n-n’-双羟乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟丙酯的质量比为(1-3):1。

8、上述方案中，所述离子型单体中甜菜碱和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸钠的质量比为1:(1-3)。

9、上述方案中，所述层状无机矿物为高岭土、膨润土、蒙脱土、滑石、绢云母、坡缕石、硅藻土中的一种或几种混合。

10、上述方案中，所述纳米填料为纳米二氧化硅、氧化石墨烯中的一种或混合。

11、上述方案中，所述大分子有机物为腐殖酸。

12、上述方案中，所述交联剂为乙二醇、丙三醇及季戊四醇中的一种或几种混合。

13、上述方案中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、硝酸铈铵中的一种或几种混合。

14、上述方案中，所述中和试剂为氢氧化钠。

15、上述一种混凝土内养护剂的制备方法，包括如下步骤：

16、(1)将离子型单体在0℃冰水浴下溶于去离子水中并加入中和试剂制得单体溶液，再搅拌加入层状无机矿物、非离子型单体、纳米填料、大分子有机物，混合均匀得到搅拌液；

17、(2)向步骤(1)所得搅拌液中加入交联剂、引发剂，在50-80℃水浴下聚合反应2-5h得到凝胶状产物；

18、(3)将步骤(2)所得凝胶状产物过滤洗涤，在蒸馏水中浸泡1-2h后置于高速剪切机下搅拌1-2h得混凝土内养护剂。

19、本发明的原理为：

20、本发明中引入复合离子型单体和复合非离子型单体进行共聚，使得共聚制得的吸水树脂分子链上具有羟基、酰胺基、磺酸基等亲水基团，非离子性基团快速吸水，在短时间内树脂高分子网络电离成离子对，离子间电荷的相互作用使高分子网束张展，同时产生较大的渗透压，较大的渗透压又加快树脂的吸水速度，这又有利于加快高分子网束张展，通过此良性循环降低了盐效应和同离子效应，提高了树脂吸水能力和耐盐性；同时本发明通过添加层状无机矿物进行表面交联改性，形成以层状无机矿物粒子为主要网格点的高吸水复合体，无机矿物中的al3+取代部分si4+使得层间带负电荷，可以吸附部分盐离子，增大了网络内外的渗透压，从而使吸盐水率和保水性提高；交联剂采用多元醇，通过架桥交联将非离子性的酯基与羟基引进阴离子性的聚合物分子链，降低产品的水溶性，提高了产品的耐盐性和吸液速率。另外本发明中内养护剂在制备时加入了纳米填料、腐殖酸大分子有机物，其中纳米填料在内养护剂三维网络中均匀填充，有效提升内养护剂结构得刚性，使其在释水过程中萎缩程度减少，提高释水率，进而提高其在水泥基材料中得有效内养护水量，且内养护剂释水后留下纳米填料，可以细化混凝土孔隙，增强密实度，从而提升混凝土强度；腐殖酸是大分子化合物，在水溶液中显示疏松结构，具有一定的吸液能力，腐植酸中还有大量的螯合金属离子的基团，能够络合浆体中的金属离子，使其离子浓度降低，从而提高吸液倍率，提升内养护效果。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、(1)本发明提供了一种混凝土内养护剂，该内养护剂在碱性环境下仍具有较高的吸液能力，能显著降低混凝土收缩且对混凝土力学性能无不利影响。

23、(2)本发明提供的混凝土内养护剂，通过引入多样化亲水基团、层状无机矿物、多元醇交联剂，使得其在强碱环境条件下耐碱性能优良，提前失水量较小，保水率高，内养护效果好；通过使用纳米填料可细化内养护剂释水后在混凝土中所留孔的尺寸，对混凝土强度和耐久性无不利影响。

24、(3)本发明提供了一种混凝土内养护剂的制备方法，该制备方法简单，操作方便，无需干燥、破碎、研磨等步骤，环保节能。