一种混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土养护技术领域，尤其涉及一种混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土是全世界用量最大的复合材料，广泛应用各种工程。早期合理养护使其有足够的水分保证水化反应进行，是确保混凝土工程质量的关键控制环节，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。

混凝土施工过程中，需要先将混凝土进行带模养护，养护一段时间后进行拆模，拆模后依旧需对混凝土进行潮湿养护。目前拆模后对混凝土进行养护所采用的传统方法是在混凝土表面处于潮湿状态时，迅速用塑料膜或含有吸水树脂的复合膜对混凝土表面覆盖，或者对混凝土表面进行洒水养护。

然而，上述方法均会导致混凝土拆模后有一定时间暴露在大气环境中，从而容易引起开裂；采用对其进行洒水或包裹养护膜的方式，工作量大，加重施工人员的负担；另外，包覆的养护膜很容易因被大风吹破而失去养护效果，在拆除养护膜时也容易造成环境污染，而且针对高墩柱混凝土表面的养护膜拆除时施工效率低、容易发生风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料及其制备方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料，其可以为混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强预制件，其依次包括：强度可控衰减的胶黏剂层、养护防护层和混凝土粘结层；其通过所述胶黏剂层与混凝土成型用钢模板形成一个整体；所述胶黏剂层、养护防护层和混凝土层之间连接处相互融合成不分层的整体；

其中，所述养护防护层按重量计包含以下组分：聚氨酯光固化树脂80-100份、光引发剂0.2-0.8份、稀释剂20-25份、表面改性的纳米二氧化硅3-5份；

所述混凝土粘结层由超细氯氧镁水泥组成；

所述胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa能够粘结养护防护层和混凝土成型用钢模板；随着时间的延长其粘接强度为0.05MPa，从而与所述混凝土成型用钢模板分离。优选地，在混凝土浇筑6h后其粘接强度为0.05MPa。

作为发明的一种实施方式，所述胶黏剂层的厚度为20-50微米，所述养护防护层的厚度为50-80微米。

作为发明的一种实施方式，所述超细氯氧镁水泥的洒铺量为100-300g/m

作为发明的一种实施方式，所述聚氨酯光固化树脂为二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照10-25：2-3的比例的混合。

作为发明的一种实施方式，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照10-20：30-50：1-3比例的混合。

作为发明的一种实施方式，所述稀释剂为季戊四醇衍生物，分子结构为：

作为发明的一种实施方式，所述表面改性的纳米二氧化硅为表面含有双键的改性纳米二氧化硅。

作为发明的一种实施方式，所述超细氯氧镁水泥的粒度为30-800微米。

第二方面，提供了一种如第一方面所述的混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料的制备方法，所述方法包括：

按质量份数计，将聚氨酯光固化树脂80-100份、光引发剂0.2-0.8份、稀释剂20-25份、表面改性的纳米二氧化硅3-5份在常温下混合均匀得到混合物A；

在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂20-50微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂，之后，在胶黏剂表面涂刷50-80微米厚的混合物A，再在混合物A表面涂抹超细氯氧镁水泥得到混合物B；

用300-350nm的紫外光照射混合物B 30-60s；

对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，使得混合物A内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

在距离模板2-3cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂与混凝土成型用钢模板分离，在混凝土表面得到所述聚氨酯养护防护增强材料。

胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa能够粘结养护防护层和混凝土成型用钢模板；随着时间的延长至养护7天拆模时，其粘接强度为0.05MPa，能够与所述混凝土成型用钢模板分离。

第三方面，提供一种如第一方面所述的混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料在混凝土养护中的应用。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提供的混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料及其制备方法，将增强材料设置为三层：胶黏剂层、养护防护层和混凝土粘结层。

通过设置强度可控衰减的胶黏剂，其前期的强粘结强度能够保证混凝土浇筑及养护过程中能够与混凝土成型用模板粘结在一起，而在达到养护时间时又可以自动降低粘结强度，方便了模板的脱膜；另外，在脱膜后，该增强材料始终覆盖在混凝土的表面，不会出现混凝土暴露在大气环境中情况，真正实现零间歇。

通过设置超细氯氧镁水泥作为混凝土粘结层，能够与浇筑的混凝土形成高强度，粘结后强度高，不脱落，不分层。

另外，通过设置配方组分：聚氨酯光固化树脂80-100份、光引发剂0.2-0.8份、稀释剂20-25份、表面改性的纳米二氧化硅3-5份，在四者的协同作用下，实现了紫外光的短时间照射即能够形成致密的养护防护层，制备方法简单，固化速度快，性能稳定，成型后强度高，不脱落，不分层，实用性强。

另外，本发明提供的增强材料覆盖在混凝土的表面，且与浇筑的混凝土之间粘结后强度高，不会脱落和分层，即使在大风干燥的环境中，也不会被吹起，能够有效避免水分快速蒸发带来的水泥开裂，提高养护效率，无需施工人员后续再进行养护操作，减轻了施工人员负担；且，增强材料可以使混凝土表面避免太阳光直晒、避免风沙侵蚀，起到防护的作用；且，得到的混凝土在14天后得到的混凝土表面回弹强度可高达34.2MPa。

附图说明

图1是本发明提供的一种混凝土零间歇聚氨酯养护防护增强材料的生成工艺路线图。

图2是本发明提供的一种表面得到所述聚氨酯养护防护增强材料的混凝土的结构示意图。

图3是实施例2和对比例5得到的混凝土的累计孔体积示意图。

图4是实施例2和对比例5得到的混凝土的微分孔体积示意图。

其中，1-混凝土成型用钢模板，2-胶黏剂层，3-养护防护层，4-混凝土粘结层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。其中：

粘接强度可控衰减的胶黏剂，参照公开号为CN 111286295 A的发明专利进行制备得到；

二官能度聚氨酯丙烯酸酯，迪爱生合成树脂（中山）有限公司；

六官聚氨酯丙烯酸酯，迪爱生合成树脂（中山）有限公司；

2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，上海阿拉丁生化科技有限公司；

1-羟基环己基苯甲酮，上海阿拉丁生化科技有限公司；

2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦，上海阿拉丁生化科技有限公司；

季戊四醇衍生物，赤峰瑞阳化工有限公司；

表面含有双键的改性纳米二氧化硅，南京海泰纳米材料有限公司；

超细氯氧镁水泥，东莞深海节能建材科技有限公司。

实施例1

（1）制备混合物A1

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照10:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照10:30:1的比例混合后得到光引发剂；

称取聚氨酯光固化树脂80份、光引发剂0.2份、季戊四醇衍生物20份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅3份在常温下混合均匀得到混合物A；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂20微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa）；之后，在胶黏剂表面涂刷50微米厚的混合物A1，再在混合物A表面按照100g/m

（3）用350nm的紫外光照射混合物B1 30s，使得混合物A内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板1cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa会与养护防护层分离，得到表面有聚氨酯养护防护增强材料的混凝土C1。

其制备原理如图1所示，得到的混凝土C1结构如图2所示。

实施例2

（1）制备混合物A2

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照17:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照16:45:2的比例混合后得到光引发剂；

称取聚氨酯光固化树脂86份、光引发剂0.6份、季戊四醇衍生物23份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅4份在常温下混合均匀得到混合物A2；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂40微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa），之后，在胶黏剂表面涂刷70微米厚的混合物A2，再在混合物A表面按照220g/m

（3）用320nm的紫外光照射混合物B2 45s，使得混合物A内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板0.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa会与养护防护层分离，得到表面有聚氨酯养护防护增强材料的混凝土C2。

其制备原理如图1所示，得到的混凝土C1结构如图2所示。

实施例3

（1）制备混合物A3

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照25:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照20:50:3的比例混合后得到光引发剂；

称取聚氨酯光固化树脂100份、光引发剂0.8份、季戊四醇衍生物25份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅5份在常温下混合均匀得到混合物A3；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂50微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa），之后，在胶黏剂表面涂刷80微米厚的混合物A3，再在混合物A表面按照300g/m

（3）用300nm的紫外光照射混合物B3 60s，使得混合物A内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板1.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa会与养护防护层分离，得到表面有聚氨酯养护防护增强材料的混凝土C3。

其制备原理如图1所示，得到的混凝土C1结构如图2所示。

对比例1

（1）制备混合物A4

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照17:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照16:45:2的比例混合后得到光引发剂；

称取聚氨酯光固化树脂86份、光引发剂0.6份、季戊四醇衍生物23份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅4份在常温下混合均匀得到混合物A；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面涂刷70微米厚的混合物A4，再在混合物A4表面按照220g/m

（3）用320nm的紫外光照射混合物B4 45s，使得混合物A4内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板0.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，得到混凝土C4。

对比例2

（1）制备混合物A5

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照17:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照16:45:2的比例混合后得到光引发剂；

称取聚氨酯光固化树脂86份、光引发剂0.6份、季戊四醇衍生物23份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅4份在常温下混合均匀得到混合物A5；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂40微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa）；之后，在胶黏剂表面涂刷70微米厚的混合物A5，再在混合物A5表面按照220g/m

（3）用320nm的紫外光照射混合物B5 45s，使得混合物A内的颗粒之间发生化学反应生成养护防护层；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理；

（5）在距离模板0.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa会与养护防护层分离，得到混凝土C5。

对比例3

（1）制备混合物A6

按重量计，将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦按照16:45:2的比例混合后得到光引发剂；

称取二官能度聚氨酯丙烯酸酯86份、光引发剂0.6份、季戊四醇衍生物23份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅4份在常温下混合均匀得到混合物A6；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂40微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa），之后，在胶黏剂表面涂刷70微米厚的混合物A6，再在混合物A6表面按照220g/m

（3）用320nm的紫外光照射混合物B6 45s；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板0.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa与养护防护层分离，得到混凝土C6。

对比例4

（1）制备混合物A7

按重量计，将二官能度聚氨酯丙烯酸酯和六官聚氨酯丙烯酸酯按照17:3的比例混合后得到聚氨酯光固化树脂；

称取聚氨酯光固化树脂86份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.6份、季戊四醇衍生物23份、表面含有双键的改性纳米二氧化硅4份在常温下混合均匀得到混合物A7；

（2）在每个混凝土成型用钢模板的内表面均喷涂40微米厚的粘接强度可控衰减的胶黏剂（胶黏剂初始粘结强度为1.2MPa），之后，在胶黏剂表面涂刷70微米厚的混合物A7，再在混合物A7表面按照220g/m

（3）用320nm的紫外光照射混合物B7 45s；

（4）对钢模板进行组装后，对每个所述混凝土成型用钢模板上的混合物B7进行洒水处理，让氯氧镁水泥表面湿润；

（5）在距离模板0.5cm处预埋带有无线传输功能的湿度传感器，之后进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，胶黏剂粘接强度已降低为约0.05MPa会与养护防护层分离，得到混凝土C7。

对比例5

对钢模板进行组装后，将混凝土成型用钢模板内进行混凝土浇筑，混凝土养护7天后拆模，得到混凝土C8。

效果例：

（1）表面回弹强度测试

对实施例1-实施例3、对比例1-4得到的混凝土C1-C7直接置于大风干燥环境（七级风以上、环境湿度低于20%的环境）中，对比例5得到的混凝土C8一部分表面用塑料膜覆盖后置于大风干燥环境（C8

表1 14天后的回弹强度对比

由表1可知，不论是采用传统养护还是本发明的零间歇养护，其得到的混凝土表面回弹强度平均值均高于不进行养护的混凝土表面回弹强度值（23.7MPa），说明都有明显的养护效果。

另外，采用本发明实施例的方案，得到的混凝土表面回弹强度平均值在33.5MPa以上，明显高于进行传统养护的混凝土的表面回弹强度平均值（29.2MPa），说明了本发明的零间歇养护能够进一步提高材料性能。

另外，在缺少胶黏剂层后其表面回弹强度平均值降至25.7MPa，其原因为去掉胶黏剂粘结后，可能会导致脱模时养护防护层不能全部从钢模板脱落，从而失去养护防护效果；在将超细氯氧镁水泥改为硅酸盐水泥后，由于与混凝土之间的粘结力降低，无法与混凝土粘接牢固，在大风干燥环境下容易因起皮、掉落等原因导致部分混凝土暴露养护从而影响表面回弹强度平均值；在更改养护防护层配方后，混凝土表面回弹强度平均值降低，说明养护防护的效果变差。

（2）湿度测试

通过埋设在实施例2得到的混凝土C2中的湿度传感器测试养护1天~14天混凝土表面0.5cm处湿度，结果表明养护14天内其湿度值均大于95%；且目测混凝土表面无裂纹产生。

（3）气体渗透系数和表面电阻测试

将实施例2得到的混凝土C2养护14天、以及对比例5得到的混凝土C8传统养护14天后，分别采用混凝土气体渗透测试仪、以及混凝土表面电阻率测试仪进行气体渗透系数和表面电阻测试。

测得实施例2得到的混凝土C2的表面气体渗透系数0.08×10

（4）孔体积测试

将实施例2得到的混凝土C2养护14天、以及对比例5得到的混凝土C8传统养护14天后，采用压汞仪对二者的表层混凝土进行累计孔体积和微分孔体积测试，结果如图3和图4所示。

由图3和图4可知，传统养护的表层混凝土C8

因此，相较于传统养护，实施例2得到的混凝土表面气体渗透系数低，表面电阻大，表层混凝土致密性更高；且其孔尺寸仅为20cm左右，因此，表面性能更优。