CN102503347A - 一种锂基混凝土密封固化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂基混凝土密封固化剂，其物质组成为：硅酸锂溶胶50.0~90.0%；润湿分散剂0.01~1.0%；消泡剂0.01~1.0%；抗渗剂0.01~1.0%；稳定剂0.0~10.0%；促进剂0.0~1.0%以及余量的水，总重量以100%计。本发明的固化剂能通过有效渗透与混凝土中游离钙离子发生水化反应生成C-S-H凝胶，封闭混凝土中的毛细孔，从而大幅提高混凝土的抗渗、耐磨、硬度等各种性能。

Description

一种锂基混凝土密封固化剂

技术领域

本发明涉及化学建材技术领域，特别是一种锂基混凝土密封固化剂。

背景技术

混凝土由粗的颗粒状集料和水泥水化物组成。在进行混凝土施工时，水泥的成分与水发生非常复杂的化学反应，生成坚硬的水合物，把填充其中的集料胶结在一起，形成抗压强度很高的结构体，具有经济、耐久、耐火、高抗压性能等优点。但是由于水泥硬化的固有过程，混凝土具有无法避免的缺点：微观结构里含有大量相互贯通的毛细孔。为了获得较好的流动性和施工性能，在配料时加入比水泥水化实际需要量大得多的水，过量的水在混凝土硬化和干燥时逐渐蒸发析出，在原先占有的位置形成大量的毛细孔。加入的水越多，毛细管越多，孔隙率越大，混凝土的性能降低越厉害。环境中的酸性物质如二氧化碳、氮的氧化物、二氧化硫以及氯盐等和水通过毛细孔进入混凝土内部，令混凝土发生碱碳反应和碱硅反应，引起混凝土的体积膨胀，并腐蚀结构中的钢筋，使得混凝土结构受到劣化、破坏，造成强度下降，严重影响到混凝土结构的安全性，缩短混凝土的使用寿命。一般的混凝土工程使用年限约50～100年，但在我国，不少工程在使用10～20年后，有的甚至在使用几年之后即需维修。这其中最主要原因是我国主要以强度在C20～C30的低强度混凝土为主，这些低设计强度的混凝土的抗渗透能力不强，使用性能和寿命更容易受到有害物质的腐蚀，表现为表面极易产生灰尘、强度下降快、容易磨损、不美观，使用性能随时间急剧降低等。

综合混凝土劣化机理来看，混凝土劣化过程和钢筋或预应力钢筋混凝土发生劣化的主要原因有冻融循环、碱骨料反应、硫酸盐侵蚀、收缩开裂和钢筋锈蚀等。对任何一种劣化而言，膨胀和开裂的原因都与水有关，同时水也是侵蚀性介质（如氯盐、硫酸盐等）迁移进入混凝土内的载体。水既是破坏物质的传递介质，又是破坏发生的必要条件和许多失效机理与模型建立的基础。综合分析混凝土结构各种劣化机理可知，几乎所有影响混凝土结构耐久性的化学和物理过程都涉及两个主要影响因素，即水及其在混凝土孔隙和裂缝中的迁移。因此，对混凝土进行有效的保护措施以提高混凝土结构的密实性，降低水渗透性，能显著提高混凝土的耐久性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂基混凝土密封固化剂，该固化剂中含有活性硅酸根离子，当把它喷洒或涂抹在混凝土表面时，有效成分渗透进混凝土内部，与混凝土中未反应成硅酸钙的游离钙离子反应生成硅酸钙水合物（C-S-H），而且这种新生成的C-S-H结晶胶体大都填充在原混凝土结构的毛细孔等空隙中，增加了结构的致密性，使得混凝土表层形成一个坚如岩石的密封实体，极大地提高混凝土结构表层的强度和耐磨性，从而得到地面持久防尘、防滑、耐磨、坚硬、抗压、抗渗、抗风化、耐化学性、光亮及环保等，大大延长了使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：

一种锂基混凝土密封固化剂，按重量计其物质组成为：

硅酸锂溶胶   30.0~90.0%；

润湿分散剂    0.01~1.0%； 

消泡剂        0.01~1.0%；

抗渗剂        0.01~1.0%；

稳定剂        0.0~10.0%；

促进剂        0.0~1.0%；以及

余量的水，总重量以100%计；

所述硅酸锂溶胶模数为2.0～20.0，硅酸锂溶胶的模数是指硅酸锂中SiO₂与氧化锂的摩尔比；

所述硅酸锂溶胶的质量浓度为5.0～35.0%；

所述润湿分散剂为高氟代烷基磺酸盐或聚醚硅氧烷或氟碳表面活性剂中的一种或其混合物；

所述消泡剂为有机硅类树脂系或矿物油系或有机极性化合物的一种或其混合物；

所述稳定剂为三乙醇胺、丙三醇、三羟甲基甲烷、低分子聚乙二醇中的一种或其混合物；

所述抗渗剂为聚硅氧烷乳液或甲基硅酸钠中的一种或其混合物；

所述促进剂为偏铝酸钠或偏铝酸钾。

所述硅酸锂溶胶可以采用硅溶胶或者硅酸与氢氧化锂反应制备得到。

本发明的锂基混凝土密封固化剂，能帮助减轻混凝土ASR不良反应的碱硅物质；锂基分子尺寸更小，有利于形成更低粘度的溶液，因此渗透性更好。锂基分子在被混凝土吸收过程中还具有更广的颗粒分布，能在渗透深度范围内传播的更均匀，而不是聚集在表面或在渗透最深处。锂基混凝土密封固化剂可以很大程度上降低或避免混凝土和耐磨地面的发丝状裂纹，可以更大程度上提高混凝土和耐磨地面的抗压强度和耐磨性，可以避免出现泛碱发白的通病，在施工方面减少了清水冲洗基面的繁琐工序。

具体实施方式

通过以下实施例来进一步说明本发明及应用，但不对本发明的范围产生任何限制。

在以下实施例中，用到的主要原材料说明如下：

硅溶胶，苏州纳迪公司生产，性能指标如表；

表1   硅溶胶性能指标

一水合氢氧化锂，分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产；

FSJ，氟碳表面活性剂，杜邦公司生产；

Tegopren 5878，聚醚硅氧烷表面活性剂，德国德固赛公司生产；

偏铝酸钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产；

2-3168，有机硅树脂消泡剂，由道康宁公司提供；

OFS-777，抗渗剂，道康宁公司生产；

BS1306，抗渗剂，瓦克公司生产； 

实施例1

一种锂基混凝土密封固化剂，其配方为：

表2    锂基混凝土密封固化剂A配方

将一水合氢氧化锂溶解在水中，放入反应釜中搅拌15分钟，然后将硅溶胶分两步加入其中，先15分钟加入一半，然后搅拌10分钟，再用20分钟加入剩下的一半，再搅拌持续3h以上，得到模数约为16的硅酸锂溶胶。再在搅拌作用下依次加入FSJ、2-3168、BS1306、丙二醇，当一个组分分散或溶解均匀后即可加入下一个组分，当所有组分分散均匀后，继续搅拌60~90分钟，得到组合物A中的锂基混凝土密封固化剂。反应温度控制在反应温度控制在40℃±3℃。

实施例2

一种锂基混凝土密封固化剂，其配方为：

表3    锂基混凝土密封固化剂B配方

先将水、一水合氢氧化锂投入反应釜中，开启搅拌并加热至60℃使氢氧化锂全部溶解，然后在1.5小时内滴加加入硅溶胶，滴加结束后继续保温搅拌3h以上，得到模数约为2.8的硅酸锂溶胶。再在搅拌作用下依次加入FSJ、2-3168、OFS-777、偏铝酸钠，当一个组分分散或溶解均匀后即可加入下一个组分，当所有组分分散均匀后，以1000~1500rpm的转速保持搅拌60~90分钟，得到组合物B中的锂基混凝土密封固化剂。反应温度控制在60℃±3℃。

实施例3

一种锂基混凝土密封固化剂，其配方为：

表4    锂基混凝土密封固化剂C配方

先将硅溶胶投入反应釜中，开启搅拌并使反应釜温度保持在20±5℃，在2小时内滴完由一水合氢氧化锂溶于水中的氢氧化锂溶液，滴加结束后继续保温搅拌3h以上，得到模数约为4.2的硅酸锂溶胶。再在搅拌作用下依次加入Tegopren 5878、2-3168、BS1306和三乙醇胺，当一个组分分散或溶解均匀后即可加入下一个组分，当所有组分分散均匀后，继续搅拌60~90分钟，得到组合物C中的锂基混凝土密封固化剂。反应温度控制在20±5℃。

性能测试结果见表5：

表5  本发明的锂基混凝土密封固化剂性能测试结果

对上述用到的术语和测试方法的说明：

1       耐磨度比

按照JC/T 906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》测定。

2       表面硬度（压痕直径）

按照JC/T 906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》测定。

3       抗渗性，吸水量

按照JC 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》测定。

 

Claims (1)

1.一种锂基混凝土密封固化剂，其特征在于按重量计其物质组成为：

硅酸锂溶胶    30.0～90.0%；

润湿分散剂    0.01~1.0%； 

消泡剂        0.01~1.0%；

抗渗剂        0.01~1.0%；

稳定剂        0.0~10.0%；

促进剂        0.0~1.0%；以及

余量的水，总重量以100%计；

所述硅酸锂溶胶模数为2.0～20.0；

所述硅酸锂溶胶的质量浓度为5.0～35.0%；

所述润湿分散剂为高氟代烷基磺酸盐或聚醚硅氧烷或氟碳表面活性剂中的一种或其混合物；

所述消泡剂为有机硅类树脂系或矿物油系或有机极性化合物的一种或其混合物；

所述稳定剂为三乙醇胺、丙三醇、三羟甲基甲烷、低分子聚乙二醇中的一种或其混合物；

所述抗渗剂为聚硅氧烷乳液或甲基硅酸钠中的一种或其混合物；

所述促进剂为偏铝酸钠或偏铝酸钾。