一种桥梁用混凝土养护剂及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土养护技术领域，尤其是涉及一种桥梁用混凝土养护剂及其制备方法。


背景技术：

2.在桥梁墩柱施工中如果不对混凝土采取合适的养护措施，混凝土中的水分会大量蒸发，不仅会导致混凝土表面出现片状或粉状脱落，形成蜂窝、麻面等表观质量缺陷，还会使混凝土产生较大的收缩变形，出现干缩裂缝，甚至影响混凝土的早期强度增长，导致墩柱模板爬升时间延后，对施工进度产生影响。
3.混凝土养护剂又叫做混凝土防护剂、混凝土养护液，是采用现代高科技制备的一种新型高分子制剂，是一种适应性非常广泛的液体成膜化合物。当水分蒸发到一定程度，能迅速形成一层无色、不透水的薄膜，可阻止混凝土或砂浆中的水分蒸发，减少混凝土的收缩和龟裂，保证混凝土的强度。
4.目前市面上的混凝土养护剂大多为硅酸盐类、石蜡基料类和高分子树脂类，其中石蜡基料类保水率虽然较高，但其强度太差，易擦伤磨损；高分子树脂类保水率可达到基本保水要求，但与混凝土表面结合力差，易被雨水冲刷破碎；而硅酸盐类虽价格低廉，表面结合力强，硬度好，耐磨性高，但保水率较差。因此，亟需研制一种适用性强、保水率高的混凝土养护剂。


技术实现要素：

5.为了解决现有的混凝土养护剂保水率较低的问题，本技术提供一种桥梁用混凝土养护剂及其制备方法。本技术通过将聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖复配使用，使得本技术所述养护剂不仅能在混凝土表面形成保湿薄膜，还能够对混凝土表层的孔隙进行封堵，有效地阻挡了混凝土中的水分蒸发，减少混凝土出现龟裂的现象，保证混凝土的强度，进而能较好地应用在桥梁用混凝土中，具有良好的市场前景。
6.第一方面，本技术提供一种桥梁用混凝土养护剂，采用如下技术方案：一种桥梁用混凝土养护剂，按重量份计，所述混凝土养护剂的制备原料包括以下成分：聚乙烯醇树脂100-250份、硅酸钠180-300份、n-羧丁基壳聚糖100-200份、成膜助剂20-70份、表面活性剂30-60份、消泡剂10-30份、流平剂20-50份和水600-900份。
7.通过采用上述技术方案，将混凝土养护剂喷涂于混凝土表面后，聚乙烯醇树脂能够在混凝土表面形成柔性薄膜，阻挡混凝土内水分的蒸发和散失。随着混凝土养护剂渗入混凝土表层，硅酸钠与混凝土中的氢氧化钙发生反应生成不溶于水的硅酸钙，从而将混凝土表层的孔隙封堵，阻挡混凝土内水分的蒸发。n-羧丁基壳聚糖具有良好的吸湿性和保湿性，能够吸收外界的水分，保证混凝土表面的湿度，有助于混凝土的凝固。三者复配不仅能够在混凝土表面形成保湿薄膜，还能够对混凝土的孔隙进行封堵，有效地提升了混凝土养护剂的保水率，减小混凝土龟裂的可能性，保证混凝土的强度。另外，n-羧丁基壳聚糖具有
粘性，硅酸钠也具有良好的粘结性，能够提升聚乙烯醇树脂成膜的粘结力，从而进一步提升混凝土养护剂的保水率。
8.成膜助剂能够提升混凝土养护剂在混凝土表面的成膜速度和成膜效果，有利于保水率的提高。表面活性剂有助于各种成分的分散，使其能够混合均匀，提升混凝土养护剂的使用效果。流平剂能够使混凝土养护剂干燥成膜时更加均匀、平整，提升其成膜均匀性。
9.在一些具体的实施例中，表面活性剂为硅烷偶联剂kh550，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，流平剂为羧甲基纤维素钠。
10.作为优选：按重量份计，所述混凝土养护剂的制备原料包括以下成分：聚乙烯醇树脂150-200份、硅酸钠200-270份、n-羧丁基壳聚糖120-180份、成膜助剂30-60份、表面活性剂40-50份、消泡剂10-30份、流平剂20-50份和水700-850份。
11.作为优选：所述聚乙烯醇树脂、所述硅酸钠和所述n-羧丁基壳聚糖的质量比为(1-2):(1-3):1。
12.通过采用上述技术方案，聚乙烯醇树脂具有良好的成膜性，硅酸钠具有较高的粘结力和强度，n-羧丁基壳聚糖具有吸湿性和保湿性，将聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖的添加量控制在上述范围内，有助于混凝土养护剂在混凝土表面形成粘结强度较大的保湿薄膜，从而有效地阻挡混凝土内水分的蒸发。
13.在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯醇树脂、所述硅酸钠和所述n-羧丁基壳聚糖的质量比可以为1.5:2:1、1:1:1或2:3:1等。
14.作为优选：所述n-羧丁基壳聚糖的制备方法如下：s1、将壳聚糖在120-200℃条件下处理1-3h，得到预处理壳聚糖；s2、将所述预处理壳聚糖溶于水中，加入乙酰丙酸溶液混合后，制得滴加混合液；s3、将所述滴加混合液滴加至硼氢化钠中反应2-3h后，将反应后的混合液调节ph值至5-7，得到产物液；s4、将所述产物液与乙醇混合沉淀产物，对沉淀后的产物进行过滤、洗涤和干燥，制得n-羧丁基壳聚糖。
15.通过采用上述技术方案，步骤s1中对壳聚糖进行加热预处理后，能提高其亲水性，从而使其能够充分地溶解于乙酰丙酸溶液中，有助于后续的制备。
16.在后续的制备过程中，预处理壳聚糖中的—nh2与乙酰丙酸分子中的—c＝o反应生成席夫碱，然后经硼氢化钠还原后制得n-羧丁基壳聚糖，具有更好的吸湿性和保湿性，能够覆盖于混凝土表面，阻挡混凝土内水分的散失。
17.本技术中，所述壳聚糖的脱乙酰度为85％；所述产物液与所述乙醇的体积比为1:3。
18.在一些具体的实施例中，预处理壳聚糖的制备条件为在160℃条件下处理2h。
19.作为优选：所述预处理壳聚糖与所述乙酰丙酸溶液的质量体积比为1:(3-6)；所述乙酰丙酸溶液中乙酰丙酸的质量分数为40-60％。
20.通过采用上述技术方案，将预处理壳聚糖与乙酰丙酸溶液的质量体积比调整至上述范围内时，使预处理壳聚糖能够充分溶解于乙酰丙酸溶液中，二者能够充分反应，有利于后续制备过程的进行，从而制得吸湿性和保湿性优良的n-羧丁基壳聚糖。
21.在一些优选的实施方式中，所述预处理壳聚糖与所述乙酰丙酸溶液的质量体积比
可以为1:4或1:5等；所述乙酰丙酸溶液中乙酰丙酸的质量分数为50％。
22.作为优选：所述预处理壳聚糖与所述硼氢化钠的质量比为(2-4):1。
23.通过采用上述技术方案，进一步调整预处理壳聚糖与硼氢化钠的质量比，利于硼氢化钠发挥其还原性，从而有助于n-羧丁基壳聚糖的生成。
24.在一些优选的实施方式中，所述预处理壳聚糖与所述硼氢化钠的质量比可以为3:1或4:1等。
25.作为优选：所述成膜助剂包括丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯。
26.通过采用上述技术方案，丙二醇甲醚醋酸酯是一种具有良好的溶解性和稳定性的成膜助剂，且与聚乙烯醇树脂具有较高的相容性，能够降低成膜温度，促进成膜，同时可提高成膜强度，加入三甲基磷酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯复合，两者具有协同作用，可进一步提高丙二醇甲醚醋酸酯的成膜速度，有效避免混凝土内部的水分散失。
27.作为优选：所述丙二醇甲醚醋酸酯和所述三甲基磷酸酯的质量比为1:(0.5-2)。
28.通过采用上述技术方案，当丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯的质量比处于上述范围内时，二者的协同作用更好，能够大大提升丙二醇甲醚醋酸酯的成膜速度和成膜效果，从而进一步阻挡混凝土内部的水分散失，保证混凝土的强度。
29.在一些优选的实施方式中，所述丙二醇甲醚醋酸酯和所述三甲基磷酸酯的质量比可以为1:1或1:2等。
30.第二方面，本技术提供一种桥梁用混凝土养护剂的制备方法，采用如下技术方案：一种桥梁用混凝土养护剂的制备方法，其包括如下步骤：t1、将所述聚乙烯醇树脂、所述水和40-60％的所述消泡剂混合后，加入所述硅酸钠、所述n-羧丁基壳聚糖和所述表面活性剂，制得预混液；t2、将所述成膜助剂、所述流平剂和剩余的所述消泡剂与所述预混液混合，制得所述混凝土养护剂。
31.通过采用上述技术方案，能够简单、便捷、高效地制得混凝土养护剂，该混凝土养护剂具有成膜速度快和保水率高等优点，将其喷涂与混凝土表面，能够有效阻挡混凝土内部水分的散失，保证混凝土的强度。
32.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、本技术通过加入聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖，当将混凝土养护剂喷涂与混凝土表面时，不仅能够在混凝土表面均匀地形成保湿性强的薄膜，还能够与混凝土中的氢氧化钙发生反应形成不溶于水的硅酸钙，将混凝土表层的孔隙封堵，显著地提升混凝土养护剂的保水率，保证混凝土的质量；2、本技术选用丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯作为成膜助剂，两者之间具有协同作用，三甲基磷酸酯能够促进丙二醇甲醚醋酸酯的成膜速度和成膜效果，从而进一步提升混凝土养护剂的保水率，尽量避免混凝土发生龟裂的现象，进而能较好地应用在桥梁用混凝土中，具有良好的市场前景。
具体实施方式
33.为使本技术更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本技术，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本技术的应用范围。本技术中所使用的原料或组分若无
特殊说明均可以通过商业途径或常规方法制得。
34.原料来源：聚乙烯醇树脂购自山东初鑫化工有限公司；硅烷偶联剂kh550和聚二甲基硅氧烷购自山东盛亿隆化工有限公司；壳聚糖购自武汉绿景丰华生物科技有限公司。
35.制备例1n-羧丁基壳聚糖的制备方法如下：取150g脱乙酰度为85％的壳聚糖放入烘箱中，160℃条件下处理2h，制得预处理壳聚糖。将100g预处理壳聚糖溶于2l水中，混合均匀后向其中加入400ml乙酰丙酸溶液混合均匀，制得滴加混合液，需要说明的是，乙酰丙酸溶液中乙酰丙酸的质量分数为50％。将滴加混合液装入恒压漏斗中，逐滴滴加入装有33.3g硼氢化钠的容器中，反应2.5h后调节ph值至6，制得产物液。将产物液和7.2l乙醇溶液混合以沉淀产物，随后对沉淀的产物进行过滤、洗涤和干燥，制得n-羧丁基壳聚糖。本制备例中所用乙醇溶液为95％(v/v)的乙醇。其中，预处理壳聚糖与乙酰丙酸溶液的质量体积比为1:4，预处理壳聚糖与硼氢化钠的质量比为3:1。
36.制备例2本制备例与制备例1的不同之处在于不对壳聚糖进行处理，将100g壳聚糖溶于2l水中，混合均匀后向其中加入400ml乙酰丙酸溶液混合均匀，制得滴加混合液，其余同制备例1。
37.制备例3-4制备例3-4与制备例1的不同之处在于乙酰丙酸溶液的添加量分别为500ml和200ml，也就是说，制备例3-4中，预处理壳聚糖与乙酰丙酸溶液的质量体积比分别为1:5和1:2，其余同制备例1。
38.制备例5-6制备例5-6与制备例1的不同之处在于硼氢化钠的添加量分别为25g和100g，也就是说，制备例5-6中，预处理壳聚糖与硼氢化钠的质量比分别为4:1和1:1，其余同制备例1。
39.实施例1-3实施例1-3中，混凝土养护剂的制备原料及添加量如表1所示，其中，n-羧丁基壳聚糖为制备例1制备的n-羧丁基壳聚糖，聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖的质量比均为1.5:2:1，成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯，二者的质量比为1:1。
40.混凝土养护剂的制备方法如下：将聚乙烯醇树脂、水和50％的聚二甲基硅氧烷混合均匀后，向其中加入硅酸钠、n-羧丁基壳聚糖和硅烷偶联剂kh550，混合均匀后制得预混液。随后再将丙二醇甲醚醋酸酯、三甲基磷酸酯、羧甲基纤维素钠和剩余的聚二甲基硅氧烷加入预混液中，搅拌混匀后得到混凝土养护剂。
41.表1.混凝土养护剂的制备原料及添加量(g)
实施例4-5实施例4-5中混凝土养护剂的制备原料及添加量如表1所示，与实施例1的不同之处在于聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖的质量比分别为1:1:1和2:3:1，其余同实施例1。
42.实施例6-7实施例4-5中混凝土养护剂的制备原料及添加量如表1所示，与实施例1的不同之处在于丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯的质量比分别为1:2和2:1，其余同实施例1。
43.实施例8-12实施例8-12与实施例1的不同之处在于混凝土养护剂的制备原料中，n-羧丁基壳聚糖为制备例2-6制备的n-羧丁基壳聚糖，其余同实施例1。
44.对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于未添加聚乙烯醇树脂，硅酸钠的添加量为360g，n-羧丁基壳聚糖的添加量为180g，其余同实施例1。
45.对比例2对比例2与实施例1的不同之处在于未添加硅酸钠，聚乙烯醇树脂的添加量为324g，n-羧丁基壳聚糖的添加量为216g，其余同实施例1。
46.对比例3对比例3与实施例1的不同之处在于未添加n-羧丁基壳聚糖，聚乙烯醇树脂的添加量为231g，硅酸钠的添加量为309g，其余同实施例1。
47.测试例对实施例1-12和对比例1-3所制备的混凝土养护剂进行性能测试，具体包括有效保水率、磨耗量、7d抗压强度比和28d抗压强度比，按照jc 901-2002《水泥混凝土养护剂》进行检测，检测结果如表2所示。
48.表2
根据表2的检测结果可知，混凝土试件经过实施例1-12和对比例1-3所制备的混凝土养护剂养护后，其有效保水率为80％-98％，7d抗压强度比为92％-99％，28d抗压强度比为90％-99％，磨耗量为1.3-3.4kg/m2，实施例1-12所制备的混凝土养护剂均为一级品，对比例1-3所制备的混凝土养护剂均为合格品。
49.由实施例1和对比例1-3的检测结果可知，聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖三者复配，能够产生协同作用，一方面能够将混凝土表层的孔隙封堵，另一方面还能够在混凝土表面形成保湿性较好的膜层，有效地阻挡了混凝土在硬化过程中内部水分的散失，减小混凝土收缩甚至龟裂的可能性，保证了混凝土的强度。
50.由实施例1-3的检测结果可知，按照实施例1的制备原料及添加量制备混凝土养护剂时，有效保水率更高，能够更有效地阻挡混凝土内部水分的散失。由实施例1、4和5的检测结果可知，聚乙烯醇树脂、硅酸钠和n-羧丁基壳聚糖的重量比为1.5:2:1时，三者之间的协同作用更优，能够显著提升混凝土养护剂的有效保水率，提升混凝土的质量。
51.由实施例1、6和7的检测结果可知，当丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯的质量比为1:1时，二者之间的协同作用更优，能够提升混凝土养护剂的成膜速度和成膜效果，且稳定性良好，进一步提升了混凝土养护剂的有效保水率。
52.由实施例1和8的检测结果可知，制备n-羧丁基壳聚糖时，将壳聚糖进行加热预处理能够提升其溶解度，有利于后续反应过程的进行，从而提升n-羧丁基壳聚糖的吸湿性和保湿性。由实施例1、9和10的检测结果可知，在制备n-羧丁基壳聚糖的过程中，预处理壳聚糖与乙酰丙酸溶液的质量体积比为1:4时，更有利于二者反应的进行，从而有助于后续反应的顺利进行，从而保证n-羧丁基壳聚糖的制备效果。由实施例1、11和12的检测结果可知，在制备n-羧丁基壳聚糖的过程中，预处理壳聚糖与硼氢化钠的质量比为3:1时，硼氢化钠能够
更充分地将预处理壳聚糖与乙酰丙酸溶液生成的席夫碱还原，进一步提升n-羧丁基壳聚糖的吸湿性和保湿性，从而提升混凝土养护剂的保水率。
53.应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本技术，并不构成对本技术的任何限制。通过参照典型实施例对本技术进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本技术权利要求的范围内对本技术作出修改，以及在不背离本技术的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本技术涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本技术限于其中公开的特定例，相反，本技术可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

技术特征：
1.一种桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：按重量份计，所述混凝土养护剂的制备原料包括以下成分：聚乙烯醇树脂100-250份、硅酸钠180-300份、n-羧丁基壳聚糖100-200份、成膜助剂20-70份、表面活性剂30-60份、消泡剂10-30份、流平剂20-50份和水600-900份。2.根据权利要求1所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：按重量份计，所述混凝土养护剂的制备原料包括以下成分：聚乙烯醇树脂150-200份、硅酸钠200-270份、n-羧丁基壳聚糖120-180份、成膜助剂30-60份、表面活性剂40-50份、消泡剂10-30份、流平剂20-50份和水700-850份。3.根据权利要求1所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述聚乙烯醇树脂、所述硅酸钠和所述n-羧丁基壳聚糖的质量比为（1-2）:（1-3）: 1。4.根据权利要求1-3中任一项所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述n-羧丁基壳聚糖的制备方法如下：s1、将壳聚糖在120-200℃条件下处理1-3h，得到预处理壳聚糖；s2、将所述预处理壳聚糖溶于水中，加入乙酰丙酸溶液混合后，制得滴加混合液；s3、将所述滴加混合液滴加至硼氢化钠中反应2-3h后，将反应后的混合液调节ph值至5-7，得到产物液；s4、将所述产物液与乙醇混合沉淀产物，对沉淀后的产物进行过滤、洗涤和干燥，制得n-羧丁基壳聚糖。5.根据权利要求4所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述预处理壳聚糖与所述乙酰丙酸溶液的质量体积比为1:（3-6）；所述乙酰丙酸溶液中乙酰丙酸的质量分数为40-60%。6.根据权利要求4所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述预处理壳聚糖与所述硼氢化钠的质量比为（2-4）:1。7.根据权利要求1所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述成膜助剂包括丙二醇甲醚醋酸酯和三甲基磷酸酯。8.根据权利要求7所述的桥梁用混凝土养护剂，其特征在于：所述丙二醇甲醚醋酸酯和所述三甲基磷酸酯的质量比为1:（0.5-2）。9.一种如权利要求1-8中任一项所述的桥梁用混凝土养护剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：t1、将所述聚乙烯醇树脂、所述水和40-60%的所述消泡剂混合后，加入所述硅酸钠、所述n-羧丁基壳聚糖和所述表面活性剂，制得预混液；t2、将所述成膜助剂、所述流平剂和剩余的所述消泡剂与所述预混液混合，制得所述混凝土养护剂。

技术总结
本申请涉及混凝土养护技术领域的一种桥梁用混凝土养护剂及其制备方法。按重量份计，所述混凝土养护剂的制备原料包括以下成分：聚乙烯醇树脂100-250份、硅酸钠180-300份、N-羧丁基壳聚糖100-200份、成膜助剂20-70份、表面活性剂30-60份、消泡剂10-30份、流平剂20-50份和水600-900份。本申请通过将聚乙烯醇树脂、硅酸钠和N-羧丁基壳聚糖复配使用，使得本申请所述养护剂不仅能在混凝土表面形成保湿薄膜，还能够对混凝土表层的孔隙进行封堵，有效地阻挡了混凝土中的水分蒸发，减少混凝土出现龟裂的现象，保证混凝土的强度，能较好地应用在桥梁用混凝土中，具有良好的市场前景。具有良好的市场前景。


技术研发人员：程乾 田宇斐 李汶迅
受保护的技术使用者：太原市天鼎恒砼外加剂科技发展有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/19