一种混凝土表面保温材料及其制备方法和使用方法

1.本发明涉及混凝土保温，尤其是涉及一种混凝土表面保温材料及其制备方法和使用方法。


背景技术：

2.我国版图广阔，南北纬度跨度大，导致南北方气候、温度也是截然不同，其中在东北、西北地区，冬季寒冷并且持续时间长，长达3～6个月。随着工程建设在全国各地的发展，部分区域常需要在冬季施工混凝土，而漫长的冬季和寒冷季节给工程建设带来了许多问题，所以在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中规定：当室外日平均气温接连5天保持小于5℃时，混凝土和钢筋混凝土的建设项目，按照冬季施工的有关规定执行。这是因为混凝土在浇筑后，由于其自身与外界环境的温度差异较大，二者会产生大量热交换，尤其是在负温条件下，热传导速度会更快，使新拌混凝土的温度急速降低，进而导致水化作用减慢，混凝土的强度增长也会相应减慢。当混凝土中水溶液温度降低至冰点以下时，水化反应会停止，强度增长也随之停止，而混凝土内部未参与水化反应的部分水分结冰，产生冻胀应力，此时混凝土若未达到抗冻临界强度，则其最终强度会大打折扣，甚至造成结构破坏。
3.如果不采取有效的措施进行改善，混凝土会在负温环境下遭受渗透压和膨胀压作用就会产生破坏，因此，合理的保温措施对于提高混凝土尤其是新拌混凝土的耐久性是必要的。
4.目前为提高低温环境中新浇筑混凝土的抗冻性的手段主要包括采用特种水泥、加入混凝土防冻剂以及加热等措施，但这些措施不仅会提高生产成本，同时也会对混凝土的强度的发展产生不利的影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种混凝土表面保温材料及其制备方法和使用方法，该保温材料能与新拌混凝土进行密切接触，并且对新拌混凝土进行有效的蓄热保温，防止混凝土在负温条件下因低温灾害而导致的混凝土力学性能和耐久性能的损失。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：
7.本发明第一方面公开了一种混凝土表面保温材料，该保温材料由依次设置的防冻层、隔离层、蓄热层、隔离层和保温层组成，所述的防冻层和蓄热层以及蓄热层和保温层之间通过隔离层分隔，防冻层和蓄热层之间的隔离层为带孔隔离层。
8.优选地，所述的防冻层由30～60wt％乙二醇、20～30wt％硫氰酸钠和20～40wt％草酸钠组成。防冻层的设置不仅降低了混凝土的冰点，而且能够促进混凝土的水化，提高混凝土的抗冻能力，可以有效防止外界负温对混凝土的破坏。
9.优选地，所述的防冻层由40％乙二醇、30％硫氰酸钠和30％草酸钠组成，改配必须可以在具备最佳的防冻性的同时兼顾其可施工性能。
10.优选地，所述的防冻层通过搅拌混合乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠得到。
11.优选地，所述的搅拌的转速为60r/min，时间为5min。
12.优选地，所述的隔离层为带胶的塑料薄膜。各有效层级(防冻层、蓄热层和保温层)之间通过隔离层进行粘接和区别，防止相互影响、相互反应，影响保温材料的性能。隔离层对不同结构之间起着隔离作用，防止不同结构的相互干扰而失效。
13.优选地，隔离层的厚度为0.1mm。
14.优选地，所述的蓄热层为氧化钙颗粒，其粒径为50～100目，蓄热层厚度为0.5～1.5mm。蓄热层通过对混凝土表面进行有效蓄热，保证混凝土正常水化的进行。蓄热层的蓄热是通过氧化钙与水发生反应产生热量，进而为混凝土的水化提供一定的热量基础。
15.优选地，所述的蓄热层厚度为1.2mm。蓄热层的热量输出与水和氧化钙的含量有关，过薄的蓄热层对于后期混凝土的抗冻性不利，长期持续性较差，而过厚的蓄热层会造成混凝土基体水分的过多流失，不利于水泥的水化。
16.优选地，所述的保温层为聚苯乙烯泡沫板，厚度为5～15mm。保温层兼具对混凝土内部保温和外部防冻，对结构内部进行保温的同时对环境负温进行隔离。
17.优选地，所述的保温层的厚度为15mm。保温层过薄不利于内部热量的存储。
18.本发明第二方面公开了一种如上所述的混凝土表面保温材料的制备方法，包括如下步骤：将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。本发明第三方面公开了一种混凝土表面保温材料的使用方法，首先在混凝土表面洒上一层水，一方面可以使防冻层中的有效成分溶于水，降低混凝土的冰点并促进混凝土的水化，另一方面水分的迁移可以促使蓄热层开始产生热量，为混凝土的水化提供热量基础。然后将如上所述的保温材料粘附在混凝土表面，其中防冻层与混凝土表面相接触，保温层与外界空气相接触。
19.防冻层和蓄热层之间设置带孔隔离层可以让水与氧化钙颗粒相接触，发生反应产生热量，为混凝土水化提供热量基础。
20.防冻层一侧与混凝土基体相结合，能很快发挥降低冰点的作用，防止混凝土的冻害。而蓄热层中氧化钙具有很强的吸水能力，如果直接与混凝土接触会大量消耗混凝土中的水分，不利于水泥的水化，与此同时，这也会导致蓄热层快速失效，对后期提高混凝土抗冻性不利，因此需要通过防冻层的隔离，以实现长期缓慢的热量供给。保温层通过保温隔热性能对内部的热量进行有效防护，同时隔绝外界低温侵害。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明通过在混凝土表面设置保温材料，一方面能对混凝土的内部的水化提供良好的温度补偿以及对外部负温进行有效防控，另一方面该保温材料可进行循环使用，对部分失效层进行简单替换后就可以再次使用，实现循环利用，且由于采用粘接的方式，安装、拆卸均十分便利，进一步方便失效时的更换，并且在实际使用时可以采用预制材料，直接拼接使用，利于工业化生产，且便于实际使用。
23.2、本发明的保温材料的防冻层与混凝土表面直接接触，可以有效降低混凝土表面的冰点，并且可以促进混凝土的水化，增强其强度；蓄热层通过化学放热的方式对其热量进行补充，为混凝土水化提供热量基础，保证水化可以持续进行；保温层的设置有效隔绝外部负温对内部混凝土的影响，实现内部保温和外部防冻；在每两层之间设置隔离层，防止层与
层之间发生反应，影响保温材料的性能。通过多层系统实现负温条件下对混凝土的养护，有效的蓄热保温可以防止混凝土在负温条件下因低温灾害而导致的混凝土力学性能和耐久性能的损失，降低负温条件对混凝土的冻害。
24.3、本发明的保温材料设置于混凝土表面，不会影响混凝土内部结构，并且有利于促进水化过程，提高混凝土的强度。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
26.以下实施例中所用试剂均为本领域技术人员常规使用的市售产品。
27.实施例1
28.本实施例中的保温材料由防冻层、带孔隔离层、蓄热层、隔离层、保温层依次叠加而成。
29.其中，防冻层为60wt％乙二醇、20wt％硫氰酸钠与20wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；蓄热层为厚0.5mm的氧化钙颗粒，其粒径在50～100目之间；保温层为厚5mm的聚苯乙烯泡沫板。
30.将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。
31.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
32.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为34％，收缩率比为94％，渗透高度比为63％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
33.实施例2
34.本实施例中的保温材料由防冻层、带孔隔离层、蓄热层、隔离层、保温层依次叠加而成。
35.其中，防冻层为50wt％乙二醇、23wt％硫氰酸钠与27wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；蓄热层为厚0.8mm的氧化钙颗粒，其粒径在50～100目之间；保温层为厚8mm的聚苯乙烯泡沫板。
36.将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。
37.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
38.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为24％，收缩率比为83％，渗透高度比为57％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
39.实施例3
40.本实施例中的保温材料由防冻层、带孔隔离层、蓄热层、隔离层、保温层依次叠加而成。
41.其中，防冻层为45wt％乙二醇、25wt％硫氰酸钠与30wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；蓄热层为厚1.0mm的氧化钙颗粒，其粒径在50～100目之间；保温层为厚12mm的聚苯乙烯泡沫板。
42.将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。
43.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
44.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为11％，收缩率比为47％，渗透高度比为43％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
45.实施例4
46.本实施例中的保温材料由防冻层、带孔隔离层、蓄热层、隔离层、保温层依次叠加而成。
47.其中，防冻层为40wt％乙二醇、30wt％硫氰酸钠与30wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；蓄热层为厚1.2mm的氧化钙颗粒，其粒径在50～100目之间；保温层为厚15mm的聚苯乙烯泡沫板。
48.将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。
49.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
50.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为4％，收缩率比为17％，渗透高度比为6％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
51.实施例5
52.本实施例中的保温材料由防冻层、带孔隔离层、蓄热层、隔离层、保温层依次叠加而成。
53.其中，防冻层为30wt％乙二醇、30wt％硫氰酸钠与40wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；蓄热层为厚1.5mm的氧化钙颗粒，其粒径在50目～100目之间；保温层为厚15mm的聚苯乙烯泡沫板。
54.将防冻层涂覆在带孔隔离层的一侧，另一侧铺装蓄热层，蓄热层的另一侧依次设置隔离层和保温层。
55.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
56.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为11％，收缩率比为25％，渗透高度比为27％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
57.对比例
58.本实施例中的保温材料由防冻层、隔离层、保温层依次叠加而成。
59.其中，防冻层为质量百分比为40wt％乙二醇、30wt％硫氰酸钠与3wt％草酸钠，由乙二醇、硫氰酸钠和草酸钠放入搅拌器中以60r/min的转速搅拌5min得到；隔离层为0.1mm带胶的塑料薄膜；保温层为厚15mm的聚苯乙烯泡沫板。
60.在使用时，先在混凝土表面洒上一层水，然后将保温材料粘附在混凝土表面即可。
61.依据gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对养护至1d龄期后的新拌混凝土试块不做处理和表面包裹本实施例中的保温材料，在-5℃的温度条件下养护28d。实验结果表明，与标准温度条件下(20℃)养护至28d的混凝土相比，表面包裹本实施例中保温材料的混凝土28d的强度损失率为41％，收缩率比为76％，渗透高度比为67％，而不做处理的混凝土的强度损失率为63％，收缩率比为102％，渗透高度比为89％。
62.对比实施例4与该对比例可以看出，本发明的表面保温材料具有良好的性能，使内部的混凝土性能保持良好，未受到外部负温环境的大幅影响，对于实际应用具有极高的应用价值。
63.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。