專利名稱：一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合組合物，及其作為建筑物混凝土養(yǎng)護(hù)保護(hù)劑。
背景技術(shù)：
眾所周知，眾多混凝土澆注成型拆模后，通常在養(yǎng)護(hù)階段采用不斷(定時(shí))澆水以保證混凝土養(yǎng)護(hù)階段需水量，防止因混凝土表面起砂或開裂而達(dá)不到要求的物理力學(xué)性能?，F(xiàn)代基建隨著大面積現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制件施工增長(zhǎng)，澆水養(yǎng)護(hù)工藝給施工帶來(lái)繁重勞動(dòng)和大量耗水，環(huán)境污染等諸多問(wèn)題，稍有不當(dāng)和技術(shù)原因而造成養(yǎng)護(hù)后混凝土開裂、起砂、粉化事故屢見(jiàn)不鮮、此后，西方國(guó)家現(xiàn)代混凝土施工采用噴灑養(yǎng)護(hù)劑的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，大大節(jié)約勞力和繁重的輔助設(shè)施，大量節(jié)約用水減少污染，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
國(guó)內(nèi)外養(yǎng)護(hù)劑品種繁多，大都?xì)w屬硅酸鹽類、石蠟基料類，不同高分子樹脂材料等(見(jiàn)付智等施工技術(shù)32，No57(2003))。
試驗(yàn)和工程應(yīng)用表明三類型養(yǎng)護(hù)劑具有各自優(yōu)缺點(diǎn)，石蠟基料類保水率最好，但強(qiáng)度太差，易擦傷破碎磨損；高分子樹脂類保水率可達(dá)到基本保水要求，但與混凝土表面結(jié)合力差，易被雨水沖洗掉；硅酸鹽類雖價(jià)格低廉，表面結(jié)合力強(qiáng)，硬度好，耐磨性高，但保水率達(dá)不到規(guī)范要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的用于混凝土無(wú)機(jī)和有機(jī)復(fù)合養(yǎng)護(hù)劑的組合物，不但滿足養(yǎng)護(hù)保水率等指標(biāo)要求，而且養(yǎng)護(hù)后使混凝土表面還具有防水保護(hù)功能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案如下一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑底涂料為堿金屬硅酸鹽類，其中堿性硅酸鹽含量占重量百分比為15～25％，滲透劑含量占重量百分比為0.01~5％，穩(wěn)定劑含量占重量百分比為0.1～10％，潤(rùn)濕分散劑含量占重量百分比為0.1～10％，余量為水，氧化硅/堿金屬氧化物比值在2.8～5.4間。
其中該堿金屬硅酸鹽類可從硅酸鋰、硅酸鉀和硅酸鈉中選擇。
一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑的復(fù)合涂面為機(jī)復(fù)合物RSi(OH)3-mMm、有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3或有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3和有機(jī)硅氧烷RB2[OR′]SiO[RB2SiO]nSiRB2[OR’]的共聚物。
RSi(OH)3-mMm(I式)式中R為甲基、乙基、異丁基。M為堿金屬如鋰、鉀、鈉、等，m值在0.8～1.5間。
RA1Si[OR′]3(II式)式中RA1為C1、C2、C4、和C6～C12烷烴基，R′為C1～C4烷基。
其中有機(jī)復(fù)合物可為有機(jī)硅烷(如II式)和有機(jī)硅氧烷III的共聚物II式中RA1為C1、C2、C4、和C6～C12烷烴基，R′為C1～C4烷基。
RB2[OR′]SiO[RB2SiO]nSiRB2[OR′](III式)式中RB為C1、C2、C4烷烴基，n為2～4。
或者II的低聚物RA1[OR′]2Si-O(Si(R1)(OR′))n-Si(OR)2RA1n＝1.5～4上述復(fù)合物可采用溶劑型或其乳液型，其活性組分含量為6～35％，優(yōu)選為10～25％。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在已有的硅酸鹽涂層表面再?gòu)?fù)合一種具有滲透性的有機(jī)硅類，除保留原有硅酸鹽養(yǎng)護(hù)劑的功能外，進(jìn)一步提高表面致密性和憎水性，將保水性在原基礎(chǔ)上提高20％-30％。
無(wú)機(jī)底涂所選用的堿金屬硅酸鹽一般大都采用硅酸鈉和硅酸鉀，特殊場(chǎng)合下采用硅酸鋰，但其價(jià)格昂貴。硅酸鈉價(jià)格低廉，但其防水性、成膜性不如硅酸鉀。此外對(duì)高模數(shù)硅酸鈉，由于其黏度太高滲透性差，不適宜采用。而硅酸鉀防水和成膜性適中，且容易制成高模數(shù)產(chǎn)品，大大提高處理后混凝土表面致密性，同時(shí)降低有害金屬含量。
本發(fā)明添加氟化合物結(jié)構(gòu)聚合物，如R1-O(CH2CH2O)nRR”O(jiān)-(CH2CH2O)n-RH(CF2CF2)mCH2O(CH2CH2O)PH其中R′為C9F17，C10F19……C15F31，R”為C7F15COO，C8F17COO，C9F19COO，n為21～27，m為10～13，P為19～25。這樣可保證保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑很好地對(duì)混凝土表面潤(rùn)濕，同時(shí)其親水基團(tuán)-(OCH2CH2)n-可提高溶液穩(wěn)定性，防止凝膠生成。
本發(fā)明除有上述助劑外還可含有本領(lǐng)域中常有的其它助劑組分，如固化促進(jìn)劑，凝絮沉降防止劑，消泡劑，以及涂料和顏料等。
本發(fā)明的有機(jī)復(fù)合物可為堿化烷基硅硅醇類RSi(OH)3-mMm式中R通常為C1、C2烷基，特殊情況下為C6～C8烷基，后者耐砼性、抗紫外線性以及最終憎水抗?jié)B性更優(yōu)異，但價(jià)格昂貴，其M組成通常為鈉、鉀，鈉型價(jià)廉，但制造過(guò)程其游離砼含量偏高，鉀型從最終對(duì)混凝土表面致密性、耐水性、泛堿性較好，但價(jià)格偏高。
本發(fā)明有機(jī)復(fù)合物也可采用有機(jī)硅烷RA1Si[OR′]3或其低聚物RA1[OR′]2Si-[OSi(R1)(OR)]n-Si(OR)2RA1n＝1.5～8式中RA1為C1、C2、iC4、C6～C10烷基等，當(dāng)RA1為C6～C10，如正、異己基三甲(乙)氧基硅烷，正庚基三甲(乙)氧基硅烷，正異辛基三甲(乙)氧基硅烷，正王基三甲(乙)氧基硅烷，正癸基三甲(乙)氧基硅烷等長(zhǎng)鏈烷基時(shí)，其耐久性、穩(wěn)定性、抗紫外線、抗揮發(fā)性、憎水性、耐砼耐酸性比短鏈大大優(yōu)越，但價(jià)格昂貴，僅在特殊工程及特殊環(huán)境中的鋼筋混凝土的防腐蝕中采用。
一般情況下多數(shù)采用C1、C2、iC4等烷基，如甲基三甲(乙)氧基硅烷，乙基三甲(乙)氧基硅烷，，異丁基三甲(乙)氧基硅烷，或它們的低聚體，采用低聚體的目的是降低活性組分揮發(fā)流失，但聚合度高會(huì)影響其滲透能力，故聚合度n值選擇1.5～8，而2～4之間為優(yōu)先。
本發(fā)明有機(jī)復(fù)合物也采用在有機(jī)硅烷中添加部份硅氧烷共聚物RB2(OR″)SiO[R2BSiO]nSiRB2其中RB為C1、C2、iC4等烷基，R″為C1、C2烷基，n值一般取0.6～6，優(yōu)選為1～3；采用添加硅氧烷的聚合物是用在一般強(qiáng)度(C30)以下混凝土結(jié)構(gòu)上，由于烷氧基硅烷的滲透度適當(dāng)，促成在混凝土表面富集，提高活性組分的利用率，但對(duì)C40以上強(qiáng)度混凝土因其結(jié)構(gòu)致密性高，滲透難度大，一般不添加或很少添加硅氧烷。上述硅氧烷為四甲基二烷氧基二硅氧烷，四乙基二烷氧基二硅氧烷，四異丁基二烷氧基二硅氧烷，六甲基六烷氧基三硅氧烷，六乙基六烷氧基三硅氧烷，八甲基六烷氧基四硅氧烷，八乙基六烷氧基四硅氧烷等。
本發(fā)明保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑組合物除上述主要組分外，還添加具一種特殊功能助劑如聚氧化乙烯改性的聚二甲基硅氧烷(CH3)3SiO[Si(CH2)2O]mSi-CH2CH2CH2(OC2H4)nORm為3，5，7，9或11，n為8，10，12，14，16或20，添加量為總量的0.01～5％，優(yōu)先為0.1～2％，可大大降低養(yǎng)護(hù)劑的表面張力，使接觸表面界面能降低，促使保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑向混凝土內(nèi)部滲透。
本發(fā)明保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑無(wú)論制造和施工都很簡(jiǎn)單，其無(wú)機(jī)底層和有機(jī)復(fù)合組合物，只需將配置原料、助劑等按所需比例加入，然后用分散器攪拌就可得到較穩(wěn)定系列保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑、本發(fā)明的系列保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑組合物是一種無(wú)毒性的環(huán)保產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染，使用前對(duì)建筑物表面預(yù)處理要求不苛刻，一般只需在脫模后將可能有的油污、粉塵清除，即將無(wú)機(jī)底層液涂刷、噴涂或滾涂，均勻涂覆在脫模后預(yù)制和澆制的混凝土表面上，待表面干后再涂第二次，最多涂刷三次，待無(wú)機(jī)底層面干后5-6小時(shí)即涂刷有機(jī)面涂，根據(jù)需要有機(jī)面涂可涂覆二次。涂覆常溫下風(fēng)干6-10小時(shí)，在建筑物表面上即開始產(chǎn)生保護(hù)養(yǎng)護(hù)作用。
將本發(fā)明的保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑涂敷在脫模預(yù)制或澆制混凝土表面后，活性組分既可沿表面毛細(xì)孔徑滲透到表面內(nèi)層，根據(jù)混凝土強(qiáng)度不同分別滲透到表面內(nèi)2-5mm，在混凝土表面形成一種致密的憎水層，阻塞毛細(xì)管通道，大大降低表面內(nèi)水的蒸發(fā)，達(dá)到養(yǎng)護(hù)期保水作用，并在養(yǎng)護(hù)后可防止水及水溶性有害無(wú)機(jī)離質(zhì)以及鹽類等的侵入，同樣可以防止水溶性酸性氣體對(duì)混凝土的侵害，防止鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕，從而延長(zhǎng)建筑物使用壽命。
本發(fā)明保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑組合物對(duì)混凝土保護(hù)效果的評(píng)估方法采用基準(zhǔn)混凝土或砂漿試樣制備及表面涂層養(yǎng)護(hù)、保護(hù)參照《水泥混凝土養(yǎng)護(hù)劑)和參照J(rèn)GJ51《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》，DG/TJ08-502-2000《預(yù)拌砂漿生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，JC/T902-2002《建筑表面有機(jī)硅防水劑》。
實(shí)施例水泥砂漿試塊70×70×70標(biāo)樣，25×80×160耐磨試樣，Φ70×Φ80×50抗?jié)B試樣按下列比例配方制備。

吸水率試樣、抗?jié)B試樣、耐磨試樣分別在溫度25±1℃，濕度80±5％條件下養(yǎng)護(hù)7天和14天，按無(wú)機(jī)底涂350g/m2，有機(jī)復(fù)合物涂200g/m2用量各分二次涂刷，涂刷后試樣在室溫分別自然養(yǎng)護(hù)7天，14天后分別測(cè)量并空白試樣對(duì)比其吸水率抗?jié)B度及耐磨磨損度對(duì)比值，其保水率測(cè)定在7.05×7.05×7.05試樣脫模，按上述涂量將試樣六面涂刷后，置溫度38±2℃，相對(duì)濕度32±3％養(yǎng)護(hù)，不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間測(cè)定試樣水分損失(與空白對(duì)比)。按

計(jì)算其相對(duì)保水率。其中M0為空白試樣脫模后稱重(克)
M1為空白試樣脫模養(yǎng)護(hù)72小時(shí)稱重(克)M2為試樣脫模涂層后稱重(克)M3為試樣脫模養(yǎng)護(hù)72小時(shí)稱重(扣除涂樣量)(克)吸水率測(cè)定，在試樣養(yǎng)護(hù)28天后，取出于50℃干燥24小時(shí)，將試樣分別浸入水重，不同時(shí)間內(nèi)測(cè)定試樣增重率，按 計(jì)算其相對(duì)吸水降低率。其中D0為空白試樣吸水前重量(克)D1為空白試樣吸水后重量(克)D2為試樣吸水前試樣重量(克)D3為試樣吸水后試樣重量(克)實(shí)施例一50克水中，攪拌下加入K-04 10％液1.35克，分散抗凝劑Kz-2(有機(jī)鋯絡(luò)合物)0.75克，攪拌下加入B-15(wackor公司出品)甲基硅醇鈉15克，得到白色透明液，以此液再與比較例一，比較例二等復(fù)合涂層，再用比較例一或例二涂層試樣再涂一層本實(shí)施例產(chǎn)品得無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合養(yǎng)護(hù)保護(hù)樣。
實(shí)施例二10.5克(0.04mol)王基三甲氧基硅烷，0.4克乙酸，2.2克水(0.12mol)于25±2℃下攪拌1小時(shí)得到透明配液。
85克(0.37mol)甲基三甲氧基硅烷，10克乙酸和6.7克(0.37mol)水于25±2℃下攪拌1.5小時(shí)，升溫45±2℃下攪拌2小時(shí)，將上述水介壬基三甲氧基硅烷，滴入加完后45±1℃保溫反應(yīng)1.5小時(shí)呈勻相液，加入乙酸1.5克，升溫65±3℃攪拌2小時(shí)，有部分甲醇回流，升溫75℃大量甲醇回流，并有部分甲醇蒸出，得到很淡黃色透明低聚有機(jī)硅烷，并以此樣比較例一、例二等復(fù)合涂層。
結(jié)果(一)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑保水率(六個(gè)面總和)見(jiàn)表(一)(二)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑處理后，試樣強(qiáng)度值見(jiàn)表(二)(三)保護(hù)養(yǎng)護(hù)涂層后試驗(yàn)?zāi)湍ザ仍鲩L(zhǎng)率見(jiàn)表(三)(四)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑涂層后，耐水抗?jié)B比增長(zhǎng)率見(jiàn)表(四)(五)涂層對(duì)吸水率降低效果見(jiàn)表(五)比較例一，市售3.2M硅酸鈉110克逐漸攪拌下加入水80克，乙醇胺1.2克，糠醇0.3克，OP-10 0.4克，檸檬酸1.4克，最后加入K-04(聚硅氧化/氧乙烯共聚物)10％液7克，pH＝12左右，猛烈攪拌30分鐘，得到微濁透明液，黏度52cp，固含量20.6％，作為低模數(shù)硅酸鈉養(yǎng)護(hù)劑。
比較例二，市售3.0M硅酸鉀50克加水30克稀釋，加入三乙氧基甲基硅烷5克，在40±1℃下，慢慢溶入40％硅溶膠(以1∶1.25水稀釋液)43.5克，添加完后，在40℃下，猛烈攪拌一小時(shí)，同時(shí)添加適當(dāng)計(jì)量部分水，以控制最終濃度23-24％，得到微濁透明液，上次稍有氣泡狀乳液，放置后乳狀物會(huì)逐漸消失，黏度80cp左右，模數(shù)5.2。
比較例三，市售仿國(guó)際上金屬交聯(lián)高分子樹脂涂層(密封或膜式)養(yǎng)護(hù)劑產(chǎn)品，用量250g/m2，上述無(wú)機(jī)液涂層用量320～380g/m2，有機(jī)涂層涂量為200～250g/m2。
表(一)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑保水率
表(二)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑處理后，試樣強(qiáng)度值

注*表示標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下空白試樣28天最終強(qiáng)度。
表(四)保護(hù)養(yǎng)護(hù)涂層后試驗(yàn)?zāi)湍ザ仍鲩L(zhǎng)率

表(三)保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑涂層后，耐水抗?jié)B比增長(zhǎng)率
表(五)涂層對(duì)吸水率降低效果 注*膜層表面有部分泛白，但放置兩天后泛白消失。
結(jié)論由此可見(jiàn)，采用單一硅酸鹽類(雖然很多施工仍在使用)，無(wú)論從提高SiO2/M2O模數(shù)值，或經(jīng)各種改性途徑，除對(duì)混凝土表面致密性，強(qiáng)度，硬度提高外，仍無(wú)法達(dá)到養(yǎng)護(hù)保水性能要求，在養(yǎng)護(hù)混凝土試樣后表面性能沒(méi)有質(zhì)的改變。
只有當(dāng)與有機(jī)硅等高分子樹脂類表面復(fù)合后，表面致密性及養(yǎng)護(hù)保水性能提高。同時(shí)，有機(jī)硅類涂層物將滲透到混凝土表面內(nèi)2～6mm，并與水泥水合產(chǎn)物反應(yīng)結(jié)合形成一種立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的憎水保護(hù)層，賦予混凝土表面防水抗?jié)B，耐酸雨、耐碳化，以及阻礙各類水溶性有害物質(zhì)(如Cl-，SO4-2，SO3-2，和各類無(wú)機(jī)金屬離子鹽類)對(duì)混凝土內(nèi)部及鋼筋的侵蝕，保護(hù)混凝土建筑物，延長(zhǎng)其使用壽命，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑底涂料為堿金屬硅酸鹽類，其中堿性硅酸鹽含量占重量百分比為15～25％，滲透劑含量占重量百分比為0.01~5％，穩(wěn)定劑含量占重量百分比為0.1～10％，潤(rùn)濕分散劑含量占重量百分比為0.1～10％，余量為水，氧化硅/堿金屬氧化物比值在2.8～5.4間。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述堿性硅酸鹽為硅酸鋰。
3.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述堿性硅酸鹽為硅酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述堿性硅酸鹽為硅酸鉀。
5.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于滲透劑為不同分子量的聚氧化乙烯與有機(jī)硅氧烷縮聚物。
6.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于穩(wěn)定劑為醇胺類化合物及不同分子量的聚乙烯醇類，其分子量為8000～1000000。
7.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于潤(rùn)濕分散劑為R-O(CH2CH2O)nR、R′O-(CH2CH2O)n-R、H(CF2CF2)mCH2O(CH2CH2O)PH，其中R為C9F17，C10F19……C15F31，R′為C7F15COO，C8F17COO，C9F19COO，n為21～27，m為10～13，P為19～25。
8.如權(quán)利要求1所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于該混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑還包含改性劑，該改性劑為各類一元及多元有機(jī)酸，糠醛、糠醇及其低分子量聚合物，含量為總量的0.1～10％。
9.一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑的復(fù)合涂面為有機(jī)復(fù)合物RSi(OH)3-mMm、有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3或有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3和有機(jī)硅氧烷RB2[OR′]SiO[RB2SiO]nSiRB2[OR’]的共聚物。
10.如權(quán)利要求9所述的一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于在機(jī)復(fù)合物為RSi(OH)3-mMm中，R為甲基、乙基、苯基、異丁基，M為堿金屬，m值為0.8～1.5；在有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3中，RA1為C1、C2、C4、和C6～C12烷烴基，R′為C1～C4烷氧基；在有機(jī)硅烷RA1Si[OR’]3和有機(jī)硅氧烷RB2[OR′]SiO[RB2SiO]nSiRB2[OR’]的共聚物中，RA1為C1、C2、C4、和C6～C12烷烴基，R′為C1～C4烷氧基，RB為C1、C2、C4烷烴基，R’為C1～C4，n為2～4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑，其特征在于所述的混凝土保護(hù)養(yǎng)護(hù)劑底涂料為堿金屬硅酸鹽類，其中堿性硅酸鹽含量占重量百分比為15－25％，滲透劑含量占重量百分比為0.01－5％，穩(wěn)定劑含量占重量百分比為0.1－10％，潤(rùn)濕分散劑含量占重量百分比為0.1－10％，余量為水，氧化硅/堿金屬氧化物比值在2.8－5.4間。該有機(jī)復(fù)合物可為有機(jī)硅烷，有機(jī)硅烷和有機(jī)硅氧烷的共聚物等。該養(yǎng)護(hù)劑能進(jìn)一步提高表面致密性和憎水性，將保水性在原基礎(chǔ)上提高20～30％，并在養(yǎng)護(hù)后使混凝土表面具有保護(hù)功能。適用于公路、各類地坪、預(yù)制梁、橋墩以及各類平面、立面新澆大面積室內(nèi)外混凝土的表面養(yǎng)護(hù)劑及保護(hù)。
文檔編號(hào)C04B41/60GK1699290SQ20051002631
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者周岳雷, 王國(guó)華, 丁玉平 申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究院, 上海市政工程設(shè)計(jì)研究院科學(xué)研究所