基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法与流程

文档序号:37513330发布日期:2024-04-01 14:21阅读:13来源:国知局

本发明建筑材料,具体涉及一种混凝土表面养护方法。


背景技术:

1、随着现代混凝土的大力发展,各类混凝土结构广泛应用于各类超高层建筑、大跨度桥梁和工业建筑等结构中。在混凝土浇注完成后,如果混凝土表面水分蒸发过快,会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化,从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落,同时水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形,出现干缩裂纹,所以混凝土浇筑后的表面养护非常重要。

2、目前建筑工程施工中常见的养护方式大致有以下几种:洒水养护、覆盖养护、养护剂养护、搭棚养护以及蓄热养护。

3、洒水养护在实际工程应用中较难维持混凝土表面的持续湿润状态,养护效果较差,也会造成水资源的浪费。覆盖养护是混凝土最常用的保湿、保温养护方法,但易受环境气候影响,使用过程中容易破损、封闭不严,且不适用非平面结构。

4、养护剂养护又有内外之分,外养护剂是将高分子溶液养护剂喷涂在混凝土表面,待水分挥发后在混凝土表面形成一层连续不透水的高分子薄膜,在一定程度上阻止混凝土内部空隙中的自由水分挥发,使混凝土得到良好的养护。但它对施工要求较高,易受漏刷、漏喷及涂刷不均匀情况的影响,同时对新旧混凝土之间的粘结性能也有影响。内养护剂为高吸水性树脂,可随混凝土一起浇筑。随着水泥水化导致ph值或离子浓度的升高,高吸水性树脂会释放水分,起到补水养护作用,但因为其较强的吸水能力,在混凝土拌和时会吸收大量拌和水,从而对混凝土工作性能造成较大影响,降低混凝土强度。

5、搭棚养护、暖棚法养护和蓄热养护属于加热养护,则适用于有防风、隔热、遮阳需要的混凝土养护或低温环境下,但施工成本高且对施工措施要求较为严格。

6、以上养护方法各有特点,也各有缺陷,不能长期有效控制混凝土表层的相对湿度,且施工较为繁琐,成本较高,还占用大量人力和淡水资源,因此有必要深入改善混凝土的表面养护方式,简化施工,减少成本和资源的浪费。


技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种大体积混凝土表面养护方法,在混凝土表面涂覆一层“吸附溶液—释放溶液”可逆的养护膜,在养护初期吸附溶液提供良好的保湿效果,减少水资源的浪费;在养护过程中,通过外部电场刺激响应,释放含有纳米二氧化硅等物质的水溶液,填充修补混凝土内部裂缝,提高混凝土整体的强度和致密性。

2、为达到上述目的,采用技术方案如下:

3、基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,包括以下步骤:

4、(1)制备含有纳米二氧化硅水溶液的聚合物凝胶;

5、(2)将所述聚合物凝胶涂覆在待养护混凝土表面,静置2-5小时形成2-5cm聚合物凝胶膜;

6、(3)根据需要对聚合物凝胶膜施加电场,电压控制在5-20v,时间控制在20-40分钟,促使纳米二氧化硅水溶液向混凝土表面释放。

7、按上述方案,步骤3包括将两块薄电极板插入聚合物凝胶膜中施加直流电压,通过控制电压强度和电极板之间的距离,调节纳米二氧化硅水溶液的释放速率。

8、按上述方案,步骤3在养护较大面积混凝土表面时分块分段施加电场。

9、按上述方案,步骤3还包括撤消电场,给聚合物凝胶膜补充纳米二氧化硅水溶液直至恢复原状。

10、按上述方案,所述含有纳米二氧化硅水溶液的聚合物凝胶按以下方法制备而来:

11、将含双键的单体、壳聚糖、交联剂、引发剂和水混合,惰性氛围下升温至60-70℃恒温搅拌20-50min,然后加入5-10wt%的纳米二氧化硅水溶液,继续恒温搅拌1-1.5h,得到含有纳米二氧化硅水溶液的聚合物凝胶。

12、按上述方案,所述含双键的单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙磺酸,甲基丙烯酸-2-羟乙酯、n-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、n-异丙基丙烯酰胺中的一种或混合。

13、按上述方案,所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖。

14、按上述方案,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。

15、按上述方案,所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺、双乙烯基咪唑盐、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。

16、按上述方案,各原料按重量份数计如下:

17、含双键的单体20-25份;壳聚糖5-8份;交联剂1.2-1.5份;引发剂1-1.2份;水90-100份;纳米二氧化硅水溶液6-14份。

18、按上述方案,所述纳米二氧化硅水溶液按以下方法制备而来:

19、取纳米二氧化硅、硅烷偶联剂加入体积比1:1的乙醇/水溶液中超声处理;再加入体积比1:1的乙醚/丙酮溶液,高速搅拌后离心;取沉淀物重新分散于纯水中,得到纳米二氧化硅水溶液。

20、按上述方案,所述纳米二氧化硅粒径在500-800nm。

21、本发明提供了一种电刺激响应型网格状聚合物凝胶,选用具有极性基团的双键单体,在引发剂和交联剂作用下制备得到网格状聚合物,然后吸附含有纳米二氧化硅的水溶液形成凝胶物质,涂覆在混凝土表面。

22、网格状聚合物凝胶中引入的极性基团有效提高了对纳水溶液的吸附性能,在混凝土表面起到良好的保湿效果。网格状聚合物凝胶中纳米二氧化硅的存在,有效的提高了整体力学性能和结构强度,在风雨环境下保持结构的稳定。同时网格状聚合物中壳聚糖链段具有温度不敏感的性质,有效提高了整体耐温性能,不会受到混凝土表面水化热的影响导致结构被破坏。

23、网格状聚合物凝胶中链段含有极性基团,与水溶液中的相反离子互相吸引达到平衡。当受到外加电场刺激时,水溶液中的离子向电极方向移动,而网格状聚合物中的极性基团不会随之移动,导致网状结构变形产生收缩,释放聚合物内部含有纳米二氧化硅的水溶液。通过控制电场的施加时间、强度,实现“吸附-释放”的可控。在含有纳米二氧化硅的水溶液被释放后,渗透进混凝土内部的细微裂缝中,参与水化反应修补裂缝,提高混凝土的整体强度和耐久性。

24、相对于现有技术,本发明使用的新型表面养护技术有益效果如下:

25、(1)涂覆养护膜施工便利;利用养护膜“吸附溶液—释放溶液”的可逆效果,回收利用降低成本;减少养护水的用量,节约水资源。

26、(2)在养护初期保湿效果好;养护膜耐温性能优异,对外界环境的适应性强,特别适用于大型、异型混凝土构件。

27、(3)在养护过程中通过可控方式,释放养护膜中吸附的纳米二氧化硅水溶液,填充修补混凝土内部裂缝,有效提高混凝土表面的强度和致密性。



技术特征:

1.基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于包括以下步骤:

2.如权利要求1所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于步骤3包括将两块薄电极板插入聚合物凝胶膜中施加直流电压,通过控制电压强度和电极板之间的距离,调节纳米二氧化硅水溶液的释放速率。

3.如权利要求1所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于步骤3在养护较大面积混凝土表面时分块分段施加电场。

4.如权利要求1所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于步骤3还包括撤消电场,给聚合物凝胶膜补充纳米二氧化硅水溶液直至恢复原状。

5.如权利要求1所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于所述含有纳米二氧化硅水溶液的聚合物凝胶按以下方法制备而来:

6.如权利要求5所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于所述含双键的单体为丙烯酸、丙烯酰胺、2-(丙烯酰胺基)-2-甲基丙磺酸,甲基丙烯酸-2-羟乙酯、n-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、n-异丙基丙烯酰胺中的一种或混合;所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖。

7.如权利要求5所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种;所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺、双乙烯基咪唑盐、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。

8.如权利要求5所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于各原料按重量份数计如下:

9.如权利要求5所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于所述纳米二氧化硅水溶液按以下方法制备而来:

10.如权利要求9所述基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,其特征在于所述纳米二氧化硅粒径在500-800nm。


技术总结
本发明公开了基于电场调控的大体积混凝土表面养护方法,制备含有纳米二氧化硅水溶液的聚合物凝胶;将所述聚合物凝胶涂覆在待养护混凝土表面,静置2‑5小时形成2‑5cm聚合物凝胶膜;根据需要对聚合物凝胶膜施加电场,电压控制在5‑20V,时间控制在20‑40分钟,促使纳米二氧化硅水溶液向混凝土表面释放;还包括撤消电场,给聚合物凝胶膜补充纳米二氧化硅水溶液直至恢复原状;本发明在混凝土表面涂覆一层“吸附溶液—释放溶液”可逆的养护膜,在养护初期吸附溶液提供良好的保湿效果,减少水资源的浪费;在养护过程中,通过外部电场刺激响应,释放含有纳米二氧化硅等物质的水溶液,填充修补混凝土内部裂缝,提高混凝土整体的强度和致密性。

技术研发人员:李兴,赵日煦,熊龙,王淑,王婵,郭睿,徐智东
受保护的技术使用者:中建商品混凝土有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/31
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