本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土养护剂及其制备方法与应用。
背景技术：
近年来，混凝土养护是混凝土施工的一个重要环节逐渐受到人们重视。混凝土浇注以后，在初凝的过程中必须要进行养护，即保持必要的湿度和温度，使其有足够的水分保证水化反应进行；合适的养护能够大幅度提高混凝土的耐久性、强度、耐磨性、体积稳定性等性能。传统的养护方法有铺草袋养护、塑料薄膜养护和洒水养护，这些方法费时、费工且严重浪费水资源。
使用成膜养护剂养护混凝土的方法由来已久，但是其养护效果无法满足实际需要，成膜养护剂如乳液型混凝土养护剂，主要是通过苯丙乳液制备，苯丙乳液养护剂喷洒在混凝土表面后，在空气中随着养护剂中溶剂的挥发，形成致密的高分子养护膜，从而阻碍混凝土表面水分的蒸发。但是传统苯丙乳液和新浇混凝土潮湿的表面结合力差，导致其保水效果并不理想，产品性能难以达到实际应用的要求。
基于此，提供一种新型的混凝土养护剂能够为建筑材料行业增加市场竞争力提供有利条件。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种混凝土养护剂及其制备方法与应用。本发明提供的混凝土养护剂，由有机材料与无机材料复合制成；其作为一种新型胶乳状养护剂，无毒、无臭、不燃、不仅可以在混凝土表面迅速形成覆盖薄膜，同时与混凝土表面浅层的游离氢氧化钙反应，有利于混凝土表面强度的提高，并在表面形成一层自密、坚实的薄膜，阻止混凝土水份蒸发，从而保证充分水化，达到自养的目的。此外，使用本品不仅取代了养护用水，保护节约水资源，降低养护费用，降低生产成本；而且利于组织文明施工，保持施工现场整洁，大大减轻工人劳动强度。本发明提供的混凝土养护剂可以广泛应用于大面积路面工程(如公路、机场跑道、货场、停车场等)、大型整体现浇混凝土工程(如升板、滑膜施工的厂房、烟囱等)及构造复杂的工程(如异样截面的结构与制品等)。
为此，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚乙二醇2～5质量份、有机硅烷1～3质量份、膨润土5～10质量份、硅酸钠2～4质量份、动植物纤维8～15质量份、氯化铝1～3质量份以及水60～100质量份。
优选地，原料组分还包括：氯化钠0.2～0.8质量份和腐植酸钾1～2质量份。
优选地，混凝土养护剂由下述原料组分制成：聚乙二醇2～5质量份、有机硅烷1～3质量份、膨润土5～10质量份、硅酸钠2～4质量份、动植物纤维8～15质量份、氯化铝1～3质量份、氯化钠0.2～0.8质量份、腐植酸钾1～2质量份以及水60～100质量份。
优选地，聚乙二醇的聚合度为30～60，有机硅烷选用乙烯基三甲氧基硅烷，动植物纤维选用明胶、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
制备本发明混凝土养护剂是按照质量份作为配比，在生产时可按照相应的比例增大或减少，如大规模生产可以千克或以吨为单位，小规模生产也可以克为单位，质量可以增大或减小，但各组成之间的质量配比比例不变。
第二方明，本发明提供一种混凝土养护剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；S2：在S1得到的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于25℃～30℃下搅拌均匀；S3：在S2得到的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
优选地，S1中：搅拌的温度为35～45℃，转速为250～350rpm，时间为60～200min。
第三方面，本发明提供的混凝土养护剂在大面积路面工程、大型整体现浇混凝土工程及构造复杂的工程中的应用。
优选地，大面积路面工程包括公路、机场跑道、货场、停车场领域；大型整体现浇混凝土工程包括升板、滑膜施工的厂房、烟囱领域；构造复杂的工程包括异样截面的结构与制品领域。
优选地，将混凝土养护剂喷涂于混凝土上；其中，喷头距混凝土表面35～35cm，混凝土养护剂的用量为0.2～0.25kg/m2。具体地，喷头距混凝土表面30cm，用量为0.2～0.25kg/㎡时喷涂效果最佳。混凝土表面的水份损失小于0.55kg/m2，可延缓大体积混凝土升温速度，防止裂缝；且混凝土表面形成的养护膜25天自动脱落，不影响装修。此外，采用本发明养护剂对混凝土进行养护时，能防止混凝土中有效拌合水份的过早蒸发，使水泥充分水化，减少混凝土的收缩龟裂，改善其使用性能；本发明养护剂还具有施工方便、节约水源、降低劳动强度等优点。
本发明提供的上述技术方案具有以下优点：
(1)申请人经过大量研究发现：本发明提供的混凝土养护剂，由有机材料与无机材料复合制成；其作为一种新型胶乳状养护剂，无毒、无臭、不燃、不仅可以在混凝土表面迅速形成覆盖薄膜，同时与混凝土表面浅层的游离氢氧化钙反应，有利于混凝土表面强度的提高，并在表面形成一层自密、坚实的薄膜，阻止混凝土水份蒸发，从而保证充分水化，达到自养的目的。
(2)本发明混凝土养护剂不仅取代了养护用水，保护节约水资源，降低养护费用，降低生产成本；而且利于组织文明施工，保持施工现场整洁，大大减轻工人劳动强度。本发明提供的混凝土养护剂可以广泛应用于大面积路面工程(如公路、机场跑道、货场、停车场等)、大型整体现浇混凝土工程(如升板、滑膜施工的厂房、烟囱等)及构造复杂的工程(如异样截面的结构与制品等)。
(3)本发明混凝土养护剂适用于5℃以上的混凝土施工使用。正确掌握喷涂时间，过早时影响成膜，混凝土表面泌水粉化；过晚时混凝土易出现裂缝。此外，本发明混凝土养护剂不含任何对人体、生物与环境有害的化学成份。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
本发明提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚乙二醇2～5质量份、有机硅烷1～3质量份、膨润土5～10质量份、硅酸钠2～4质量份、动植物纤维8～15质量份、氯化铝1～3质量份以及水60～100质量份；其中，聚乙二醇的聚合度为30～60，有机硅烷选用乙烯基三甲氧基硅烷，动植物纤维选用明胶、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
在本发明的进一步实施方式中，混凝土养护剂的原料组分还包括：氯化钠0.2～0.8质量份和腐植酸钾1～2质量份。
另外，针对本发明提供的混凝土养护剂，申请人专门提供了制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；搅拌的温度为35～45℃，转速为250～350rpm，时间为60～200min。
S2：在S1的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于25℃～30℃下搅拌均匀。
S3：在S2的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
下面结合具体实施方式进行说明：
实施例一
本实施例提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚合度为60的聚乙二醇2质量份、乙烯基三甲氧基硅烷3质量份、膨润土10质量份、硅酸钠2质量份、羟甲基纤维素8质量份、氯化铝1质量份以及水60质量份。
采用上述原料组分制备混凝土养护剂，包括以下步骤：
S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；搅拌的温度为35℃，转速为250rpm，时间为200min。
S2：在S1的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于25℃下搅拌均匀。
S3：在S2的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
实施例二
本实施例提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚合度为30的聚乙二醇5质量份、乙烯基三甲氧基硅烷1质量份、膨润土8质量份、硅酸钠3质量份、羟甲基纤维素10质量份、氯化铝3质量份以及水100质量份。
采用上述原料组分制备混凝土养护剂，包括以下步骤：
S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；搅拌的温度为45℃，转速为250rpm，时间为200min。
S2：在S1的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于30℃下搅拌均匀。
S3：在S2的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
实施例三
本实施例提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚合度为60的聚乙二醇2质量份、乙烯基三甲氧基硅烷3质量份、膨润土10质量份、硅酸钠2质量份、羟甲基纤维素8质量份、氯化铝1质量份、氯化钠0.2质量份、腐植酸钾1质量份以及水60质量份。
采用上述原料组分制备混凝土养护剂，包括以下步骤：
S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；搅拌的温度为35℃，转速为250rpm，时间为200min。
S2：在S1的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于25℃下搅拌均匀。
S3：在S2的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
对比例
本对比例提供一种混凝土养护剂，原料组分按质量份计，包括：聚合度为60的聚乙二醇2质量份、乙烯基三甲氧基硅烷3质量份、膨润土10质量份、硅酸钠2质量份、羟甲基纤维素8质量份、氯化铝1质量份、腐植酸钾1质量份以及水60质量份。
采用上述原料组分制备混凝土养护剂，包括以下步骤：
S1：将各原料组分按比例精确称量，之后将有机硅烷、动植物纤维与聚乙二醇依次加入水中，搅拌均匀；搅拌的温度为35℃，转速为250rpm，时间为200min。
S2：在S1的产物中加入硅酸钠和氯化铝，之后于25℃下搅拌均匀。
S3：在S2的产物中加入剩余原料组分并混合均匀，得到混凝土养护剂。
此外，为了更好的评价本发明技术方案的优势，将各实施例和对比例制备得到的混凝土养护剂喷涂于市售混凝土(7d抗折强度约20MPa)上；其中，喷头距混凝土表面30cm，混凝土养护剂的用量为0.2kg/m2，得到养护后的混凝土；之后进行性能评价，具体数据如表1所示。
表1各实施例混凝土的性能数据列表
当然，除了实施例一至实施例三列举的情况，其他处理过程中的参数、原料组分的重量百分比等也是可以的。
本发明提供的混凝土养护剂，由有机材料与无机材料复合制成；其作为一种新型胶乳状养护剂，无毒、无臭、不燃、不仅可以在混凝土表面迅速形成覆盖薄膜，同时与混凝土表面浅层的游离氢氧化钙反应，有利于混凝土表面强度的提高，并在表面形成一层自密、坚实的薄膜，阻止混凝土水份蒸发，从而保证充分水化，达到自养的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。