本發(fā)明涉及一種防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑，屬于化學建筑材料領(lǐng)域。

技術(shù)背景

水泥混凝土是全世界用量最大的復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用各種工程。養(yǎng)護是混凝土施工的一個重要環(huán)節(jié)，混凝土澆注后，在凝結(jié)硬化過程中必須要進行養(yǎng)護，使其有足夠的水分保證水化反應(yīng)進行；合適的養(yǎng)護能夠大幅度提高混凝土的耐久性、強度、耐磨性、體積穩(wěn)定性等性能。

傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法有鋪草袋養(yǎng)護、塑料薄膜養(yǎng)護和灑水養(yǎng)護等，這些方法費時、費工且嚴重浪費水資源。使用成膜養(yǎng)護劑對混凝土進行養(yǎng)護的方法由來已久，養(yǎng)護劑通過在混凝土表面形成一層致密的隔離層，減緩水分的蒸發(fā)；通過養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護只需要一次作業(yè)，避免反復(fù)的灑水操作；養(yǎng)護劑形成的膜與混凝土表面具有一定的作用力，避免出現(xiàn)草袋養(yǎng)護和薄膜養(yǎng)護覆蓋物被吹散的風險及回收等工作；對于立面和復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)，一般方法難以施工，只能使用養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。

養(yǎng)護劑性能指標中，最重要的保水率，因此，養(yǎng)護劑開發(fā)研究均著眼于提高保水率。專利cn102010230提供了一種混凝土養(yǎng)護劑的制備方法，使用(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯以及有機氟不飽和單體和/或有機硅不飽和單體，經(jīng)乳液聚合制得高分子乳液，后與成膜劑、增塑劑、消泡劑和水進行復(fù)配，得到混凝土養(yǎng)護劑。此發(fā)明所用的有機氟不飽和單體和有機硅不飽和單體價格昂貴，成本高。

提高養(yǎng)護劑形成的膜與混凝土界面作用力也是優(yōu)化混凝土養(yǎng)護劑的途徑之一。專利cn201310548852.x提供一種混凝土養(yǎng)護劑，設(shè)計核殼結(jié)構(gòu)并在殼層引入羥基基團，利用羥基基團與混凝土表面的硅基團發(fā)生化學鍵合作用，提高養(yǎng)護劑形成的膜與混凝土表面結(jié)合力，進而提升養(yǎng)護劑保水率。

已有公開的水性混凝土養(yǎng)護劑以乳液聚合形成的乳液為主要載體，以水為分散劑具有綠色環(huán)保的作用；乳液聚合中會使用乳化劑，乳化劑具有預(yù)乳化和穩(wěn)定乳膠粒子的作用，養(yǎng)護劑在成膜過程中及成膜后，乳化劑殘留在膜中，會引起養(yǎng)護劑膜吸水率增加，長期水中浸泡泛白、脫粘等問題；也因此，一般在需要后續(xù)防護的混凝土表面使用養(yǎng)護劑后，需要先將養(yǎng)護劑形成的膜打磨掉，增加的操作工序勢必造成人員和材料的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述水泥混凝土養(yǎng)護劑中乳化劑帶來的問題，本發(fā)明提供一種不使用乳化劑的防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑及其制備方法。

本發(fā)明所述防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑由穩(wěn)定劑、水性聚合物和水組成，所述防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑的固含量為5％～25％；所述水性聚合物包括丙烯酸丁酯、苯乙烯和/或甲基丙烯酸羥丙酯的聚合物或共聚物。

所述穩(wěn)定劑具備親水性，且具備納米級的片層機構(gòu)，片層厚度為0.35～30nm，片徑為1～100微米。

所述穩(wěn)定劑為磺化石墨烯，所述磺化石墨烯的元素組成中碳/硫元素的摩爾比為(6～1):1。

本發(fā)明提出利用磺化石墨烯作為穩(wěn)定劑，由丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸羥丙酯水性聚合而成無乳化劑的防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑。聚合過程中不使用乳化劑，避免了乳化劑給養(yǎng)護劑成膜帶來的風險。

同時，利用石墨烯的高阻隔的性質(zhì)，進一步提高養(yǎng)護劑成膜后的致密性和對水分、二氧化碳的阻隔效應(yīng)，實現(xiàn)保水率和抗碳化等性能的提升，兼具水泥混凝土養(yǎng)護劑和防護涂料的作用，實現(xiàn)水泥混凝土防護養(yǎng)護一體化。

本發(fā)明所述防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑的制備方法，以質(zhì)量百分比計，由下述組分經(jīng)由過硫酸銨引發(fā)水性聚合而成：

和余量的水；

其中，所述過硫酸銨用量為丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸羥丙酯總重量的0.5％。所述穩(wěn)定劑用量為丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸羥丙酯總重量的1％～10％。

所述磺化石墨烯是一種磺酸基團共價鍵修飾的水可分散性石墨烯，參考wo2015184843專利制備得到，本發(fā)明所用磺化石墨烯結(jié)構(gòu)中元素組成中碳/硫元素的摩爾比為(6～1):1，厚度為0.35～30納米，片徑即磺化石墨烯的最大徑向尺寸為1～100微米。

上述養(yǎng)護劑的制備過程為：按上述比例稱取一定量的磺化石墨烯和水，攪拌下，將體系加熱到75±5℃并維持，同時滴加過硫酸銨水溶液和丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥丙酯三者的混合液，滴加完畢后升溫至85±5℃，保溫2～4h后，降溫、出料即可；

上述防護型混凝土養(yǎng)護劑的應(yīng)用領(lǐng)域主要是新澆凈漿、砂漿和混凝土早期養(yǎng)護，結(jié)構(gòu)凈漿、砂漿和混凝土防護。

上述防護型混凝土養(yǎng)護劑可使用常規(guī)的刷涂、輥涂及噴涂等施工方式。

有益效果

本發(fā)明所述的含磺化石墨烯的防護型水泥混凝土養(yǎng)護劑利用水可分散性磺化石墨烯為穩(wěn)定劑，經(jīng)由丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸羥丙酯的水性聚合而成，不使用乳化劑，降低了養(yǎng)護劑成膜后的吸水率，從而增加了對水蒸氣的阻滯效應(yīng)，提高了保水率；另一方面，由于無乳化劑及其它助劑的存在，本發(fā)明所述養(yǎng)護劑成膜后更致密，除降低水蒸氣的透過率外，還可以阻止二氧化碳的入侵，降低了被保護混凝土的碳化作用，起到了防護效果；再者，本發(fā)明專利創(chuàng)造性的使用了磺化石墨烯作為穩(wěn)定劑，利用片層結(jié)構(gòu)的石墨烯優(yōu)異的阻隔效果，進一步降低了水蒸氣和二氧化碳的透過性，提升了保水率和防護效果。

具體實施例

根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。

下列實施例所用的磺化石墨烯參考wo2015184843專利制備而成。混凝土養(yǎng)護劑的保水率指標按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)進行測試，碳化深度比指標按照建工行業(yè)標準(jg/t335-2011)進行測試。

實施例1

原料配比：0.1g磺化石墨烯，2g丙烯酸丁酯，1g甲基丙烯酸羥乙酯，5g的苯乙烯，0.04g的過硫酸銨和適量的水。

配制過硫酸銨水溶液和丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥丙酯三種單體的混合液。在攪拌條件下，將磺化石墨烯和余量的水升溫到75℃，同時滴加過硫酸銨水溶液和三種單體的混合液；控制滴加速度使二者同時加完，滴加完畢后，反應(yīng)液升溫至85℃繼續(xù)保溫攪拌2h，冷卻，出料得防護型養(yǎng)護劑1。

按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為92％，碳化深度比為15％。

作為對比，以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，原料配比除無磺化石墨烯外其余原料用量不變，制備的養(yǎng)護劑為1-1；測試的保水率為82％，碳化深度比為25％。

作為對比，以烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)為乳化劑，原料配比除無磺化石墨烯外其余原料用量不變，制備的養(yǎng)護劑為1-2；測試的保水率為83％，碳化深度比為25％。

作為對比，以烷基酚聚氧乙烯醚(op-10)為乳化劑，原料配比中所有原料用量不變，制備的養(yǎng)護劑為1-3；測試的保水率為85％，碳化深度比為20％。

作為對比，在上述養(yǎng)護劑1-2中加入相應(yīng)的0.01g磺化石墨烯，命名為養(yǎng)護劑1-4，測試的保水率為85％，碳化深度比為20％。

實施例2

原料配比：0.27g磺化石墨烯，20g丙烯酸丁酯，2g甲基丙烯酸羥乙酯，5g的苯乙烯，0.135g的過硫酸銨和適量的水。

配制過硫酸銨水溶液和丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥丙酯三種單體的混合液。在攪拌條件下，將磺化石墨烯和余量的水升溫到80℃，同時滴加過硫酸銨水溶液和三種單體的混合液；控制滴加速度使二者同時加完，滴加完畢后，反應(yīng)液升溫至90℃繼續(xù)保溫攪拌4h，冷卻，出料得防護型養(yǎng)護劑2。

按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為89％，碳化深度比為18％。

作為對比，將上述實施例2原料配比改為：1.35g磺化石墨烯，20g丙烯酸丁酯，2g甲基丙烯酸羥乙酯，5g的苯乙烯，0.135g的過硫酸銨和適量的水。制備過程不變，制備得養(yǎng)護劑2-1。按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為92％，碳化深度比為16％。

同樣，作為對比，將上述實施例2原料配比改為：2.7g磺化石墨烯，20g丙烯酸丁酯，2g甲基丙烯酸羥乙酯，5g的苯乙烯，0.135g的過硫酸銨和適量的水。制備過程不變，制備得養(yǎng)護劑2-1。按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為95％，碳化深度比為14％。

實施例3

原料配比：0.2g磺化石墨烯，2g丙烯酸丁酯，0.5g甲基丙烯酸羥乙酯，2g的苯乙烯，0.0225g的過硫酸銨和適量的水。

配制過硫酸銨水溶液和丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥丙酯三種單體的混合液。在攪拌條件下，將磺化石墨烯和余量的水升溫到70℃，同時滴加過硫酸銨水溶液和三種單體的混合液；控制滴加速度使二者同時加完，滴加完畢后，反應(yīng)液升溫至80℃繼續(xù)保溫攪拌4h，冷卻，出料得防護型養(yǎng)護劑3。

按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為85％，碳化深度比為25％。

實施例4

原料配比：0.325g磺化石墨烯，20g丙烯酸丁酯，2.5g甲基丙烯酸羥乙酯，10g的苯乙烯，0.1625g的過硫酸銨和適量的水。

配制過硫酸銨水溶液和丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥丙酯三種單體的混合液。在攪拌條件下，將磺化石墨烯和余量的水升溫到75℃，同時滴加過硫酸銨水溶液和三種單體的混合液；控制滴加速度使二者同時加完，滴加完畢后，反應(yīng)液升溫至85℃繼續(xù)保溫攪拌3h，冷卻，出料得防護型養(yǎng)護劑4。

按照建材行業(yè)標準(jc901-2002)和建工行業(yè)標準(jg335-2011)測試養(yǎng)護劑1的保水率為91％，碳化深度比為17％。