本发明涉及混凝土
技术领域：
，更具体地说，本发明涉及一种高性能混凝土内养护剂的制备方法和应用。
背景技术：
：目前我国的大部分工程都在使用混凝土外养护方式，它主要包括传统养护方式和化学养护法。传统的外养护方式有直接喷洒水、覆塑料薄膜和盖草袋洒水等，这些工艺方式不仅消耗大量的人力、物力和财力，而且其养护效果不是很理想。而对于一些建筑的侧立面和某些细部复杂部位，外养护的施工难度将会增大很多，与现代建筑的工业化的发展速度要求难以匹配。化学养护法则是由美国科学家在20世纪40年代初提出的并进行了一系列开发、研制与应用的一种外养护工艺。上世纪80年代后，石蜡基高浓度的水乳液养护材料开始进行了大规模的工业化生产，法、德、挪威、俄、美、日等国都有专利产品，这类产品具有高分散性、无毒、养护效率高等优点。随着混凝土行业的不断发展，高强混凝土由于低水胶比，结构比较密实，而外界水分又难以进入到混凝土的内部，所以外部养护方式并不能有效的缓解混凝土的自收缩。低水胶比而导致的早期自收缩过大是其早期易开裂的主要原因。因此提出了“内养护”的养护方式，即用一些预先吸水的材料（称为混凝土内养护剂），在混凝土内部形成小型“蓄水库”，随着水泥水化，在混凝土内部出现毛细孔负压及湿度梯度时，内养护剂释放水分来抑制其自收缩的发展。在混凝土拌和过程中加入一种具有吸水性的高分子组分作为内部养护材料，这种养护方式称为混凝土的内养护。这种高分子组分能够均匀地分散到混凝土内部，在内部起到蓄水的作用，从而保证了混凝土水化过程中的用水量。高效的内养护可以促进水泥水化及矿物掺合料的二次水化，从而减少混凝土的开裂，使混凝土的强度和耐久性得到提高。最早使用的内养护剂为多孔轻集料。研究表明多孔轻集料可以降低自收缩，但后续研究发现多孔轻集料对强度影响较大，研究表明在水胶比为0.34时，能减小50%自收缩值，但28d强度下降15%；当减小90%自收缩值时，28d强度下降近30%。一些学者认为轻集料对混凝土弹性模量影响较大，且轻集料粒径对混凝土强度及内养护效果影响较大，较难控制实验结果一致，提出使用高吸水树脂（sap）、无机多孔固体作为内养护剂同样具有较好的内养护效果。此外，近期市场上也新出现一些液体内养护剂，也可以减小自收缩。为了解决这个问题cn201510796346.1号公开了一种硅烷改性混凝土内养护剂的制备方法，该内养护剂相比传统高吸水性树脂，引入了聚乙烯醇，而且进一步引入了硅烷偶联剂来降低其吸水速率，后期具有适量的吸水倍率，具有储藏水分和释放水分的功能，可以提高混凝土内部含湿量，减少混凝土的早期自收缩，但制备的内养护剂保水效果不佳，对混凝土强度影响不利。为了解决这个问题，提供一种新的复合型内养护剂制备方法及应用。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明通过复合型内养护剂，目的之一保证混凝土的工作性能同时能提高混凝土的强度，目的之二是提高混凝土抗裂能力，减少混凝土的自收缩，提升混凝土的耐久性，目的之三利用廉价矿物土和可再生资源小麦秸秆，大大降低了高吸水性树脂的生产成本，制备出一种复合型混凝土内养护剂。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括纳米二氧化硅4~8份、硅烷偶联剂5~10份、高岭土15~30份、单体20~50份，小麦秸秆10~25份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸10~20份、丙烯酰胺5~10份、烯丙基聚氧乙烯醚10~25份。优选的，所述的混凝土内养护剂，按重量份计，包括纳米二氧化硅3~8份、硅烷偶联剂5~8份、高岭土15~25份、单体25~40份，小麦秸秆15~25份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸15~20份、丙烯酰胺5~8份、烯丙基聚氧乙烯醚10~15份。优选的，所述的混凝土内养护剂，按重量份计，包括纳米二氧化硅6份、硅烷偶联剂8份、高岭土20份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。优选的，所述硅烷偶联剂为kh-560硅烷偶联剂。进一步地，所述纳米二氧化硅的粒径为10~80nm。优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为40nm。纳米二氧化硅粒径小、比表面积大，并且表面富含羟基，呈亲水性，所以能否发挥其在复合材料中的作用关键在于它的分散和与聚合物的复合。通过加入硅烷偶联剂能够使得纳米二氧化硅分散均匀，有效抑制了纳米二氧化硅的团聚。优选的，所述的混凝土内养护剂，还包括交联剂n，n-亚甲基双丙烯酰胺2~10份，优选的，还包括n，n-亚甲基双丙烯酰胺3~8份，进一步优选的，还包括n，n-亚甲基双丙烯酰胺5份。优选的，所述的混凝土内养护剂，还包括引发剂过硫酸铵3~12份，优选的，还包括引发剂过硫酸铵3~10份，进一步优选的，还包括引发剂过硫酸铵9份。上述混凝土内养护剂的制备方法，包括如下步骤：s1、将小麦秸秆采用无机酸进行预处理再加入到聚乙二醇的双相盐水溶液中进行萃取，以除去木质素，得到均匀的纤维素溶液，再加入丙烯酸、氢氧化钠水溶液按比例混合中和，分散均匀；s2、将丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚加入到s1中搅拌均匀，再加入一定量的纳米二氧化硅并超声分散15~20min，添加蒸馏水控制单体质量分数为25%~30%，然后再加入一定量的交联剂搅拌均匀，待体系温度升至65℃~80℃后，滴加一定量的过硫酸铵，待反应体系变黏稠后停止搅拌，再反应2~3h，得胶块后用去离子水洗涤，将胶块剪成片状后放入无水乙醇中浸泡，去除未反应的单体，在70℃~90℃下干燥24~48h，粉碎后过30~200目筛，得到高吸水性树脂；s3、将硅烷偶联剂和高岭土加入s2中充分混合，放入100℃~180℃箱反应2~3h，即可得到复合型的混凝土内养护剂。将纳米二氧化硅与有机聚合物相结合，合成新型复合高吸水树脂，其可增大树脂的比表面积，从而提高树脂的吸水倍率。高岭土经硅烷偶联剂改性处理后，其粉体具有较大的比表面积和活性点，能有效提高秸秆纤维素系高吸水性树脂的吸附能力和吸水膨胀后的强度。这是因为随着改性高岭土的加入，改性高岭土与丙烯酸在交联剂的作用下，形成了以高岭土粒子为主要交联点的结构，具有高效的吸水网格；而改性高岭土用量过多时，改性高岭土自身可产生交联形成空间效应，抑制了大分子链的伸展，使得交联度降低，树脂可溶性增加，导致树脂吸水能力下降。由于其表面存在着许多羟基和活性点(永久电荷、可变电荷、可交换性阳离子)，可与有机树脂反应形成网状结构，有益于吸水倍率及吸水后凝胶强度的提高。高岭土能与许多有机极性分子等相互作用，生成高岭土-极性有机分子嵌合复合体。高岭土每个结构单元层间只有弱的氢键或范德华力，水分子容易通过扩散进入高岭土的层间域，并与结构层两表面以氢键相连结，使高岭土具有一定的吸水性，且高岭土含量较低时其晶格并未影响到树脂分子链的扩展，所以在高岭土含量较低时复合树脂的吸水率变化不大。加入高岭土的复合型高吸水性树脂在聚合后不易粘壁，树脂在水中的分散性能得到提高，在产物后处理方面优于纯的交联聚丙烯酸盐树脂。另外一方面，高岭土的结晶起到物理交联作用，增大了复合树脂的网络刚性，使高温下树脂网络难于扩展，使网络内部的水分子受到的网络束缚作用增强，从而降低了树脂的脱水速度，提高了树脂的保水性。此外煅烧高岭土成分结构中的多价阳离子al3+也可以起到高吸水树脂交联点的作用，从而增加交联点密度提高高吸水树脂保水性能。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、加入一定量改性后的高岭土，优化了高吸水树脂的制备条件，使混凝土内养护剂具有适宜的吸水和保水效果；2、制备的复合型混凝土内养护剂不仅能够保证混凝土的工作性能同时还能提高混凝土的强度，减少混凝土的自收缩，提升混凝土的耐久性；3、利用廉价矿物土和可再生资源小麦秸秆原料制备的混凝土内养护剂，大大降低了高吸水性树脂的生产成本，具有较好的市场应用前景。具体实施方式以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1本实施例中，复合型混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括：粒径为40nm纳米二氧化硅6份、硅烷偶联剂8份、高岭土20份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。复合型混凝土内养护剂制备方法如下：s1、将小麦秸秆采用无机酸进行预处理再加入到聚乙二醇的双相盐水溶液中进行萃取，以除去木质素，得到均匀的纤维素溶液，再加入丙烯酸、氢氧化钠水溶液按比例混合中和，分散均匀；s2、将丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚加入到s1中搅拌均匀，再加入一定量的纳米二氧化硅并超声分散18min，添加蒸馏水控制单体质量分数为25%，然后再加入一定量的交联剂搅拌均匀，待体系温度升至70℃后，滴加一定量的过硫酸铵，待反应体系变黏稠后停止搅拌，再反应2.5h，得胶块后用去离子水洗涤，将胶块剪成片状后放入无水乙醇中浸泡，去除未反应的单体，在75℃下干燥24h，粉碎后过50目筛，得到高吸水性树脂；s3、将硅烷偶联剂和高岭土加入s2中充分混合，放入150℃箱反应2h，即可得到复合型的混凝土内养护剂。实施例2本实施例中，复合型混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括：粒径为40nm纳米二氧化硅8份、硅烷偶联剂8份、高岭土25份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。复合型混凝土内养护剂制备方法同上述实施例1。对比例1本对比例中，复合型混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括：粒径为40nm纳米二氧化硅8份、硅烷偶联剂8份、高岭土50份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。复合型混凝土内养护剂制备方法同上述实施例1。对比例2本对比例中，复合型混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括：硅烷偶联剂8份、高岭土20份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。复合型混凝土内养护剂制备方法同上述实施例1。对比例3本对比例中，复合型混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：复合型混凝土内养护剂，按重量份计，包括：粒径为40nm纳米二氧化硅8份、高岭土20份、单体35份，小麦秸秆20份；所述的单体，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份。对比例4本对比例中，未添加内养护剂，按照常规方法砂石、水泥、矿物掺合料、水、外加剂制备高强c60混凝土。对比例5本对比例中，普通混凝土内养护剂制备方法的技术方案是：普通混凝土内养护剂，按重量份计，包括：丙烯酸20份、丙烯酰胺8份、烯丙基聚氧乙烯醚12份、n，n-亚甲基双丙烯酰胺5份、引发剂过硫酸铵9份。s1、丙烯酸、氢氧化钠水溶液按比例混合中和，分散均匀；s2、将丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚加入到s1中搅拌均匀，并超声分散18min，添加蒸馏水控制单体质量分数为25%，然后再加入一定量的交联剂搅拌均匀，待体系温度升至70℃后，滴加一定量的过硫酸铵，待反应体系变黏稠后停止搅拌，再反应2.5h，得胶块后用去离子水洗涤，将胶块剪成片状后放入无水乙醇中浸泡，去除未反应的单体，在75℃下干燥24h，粉碎后过50目筛，得到普通高吸水性树脂。采用150mm×150mm×150mm标准规格的塑料试模来考察内养护剂对混凝土性能的影响。本文对混凝土拌合物性能按gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》标准进行测试，混凝土力学性能按gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》标准进行测试，混凝土的抗开裂性能按gb/t50082-2009《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》标准进行测试分别对c60混凝土采用普通高吸水树脂内养护剂、未添加内养护剂、复合型内养护剂和单一型内养护剂进行测试，测试结果如下表1。表1测试结果方案类型初始塌落度/扩展度(mm)1h塌落度/扩展度(mm)抗压强度（mpa）开裂面积(mm2/m2)实施例1200/700195/68075.810实施例2190/650180/62074.915对比例1170/650160/60068.518对比例2180/600165/55070.620对比例3185/620165/58071.916对比例4180/650165/60074.130对比例5180/650170/60071.622结果表明复合型内养护剂实施例1、2中工作性能、力学性能和抗开裂性能力相比对比例4中普通高强混凝土c60得到了一定的提高。对比例1、2、3、4、5说明超含量的高岭土复合型内养护剂、单一的内养护剂、未添加内养护剂、添加普通高吸水树脂其混凝土的抗压强度都有所下降，同时抗开裂性能效果并不理想，而实施例中两者在一定的比例复合能更好的增强其性能。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。当前第1页12