CN106699006B

CN106699006B - 混凝土密封固化剂

Info

Publication number: CN106699006B
Application number: CN201710049430.6A
Authority: CN
Inventors: 郝才平; 聂琼; 周乐木; 卢益明; 陈彬; 夏威; 李湘华
Original assignee: Hubei Provincial Road & Bridge Co ltd
Current assignee: Hubei Provincial Road & Bridge Co ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: CN106699006A

Abstract

本发明提供一种混凝土密封固化剂，包括独立包装的组分A和组分B，组分A包括如下重量百分比的组分：20‑25wt％的硅酸钠；5‑15wt％的聚硅酸锂；5‑15wt％的硅溶胶；3‑7wt％的光催化剂；0.5‑1wt％渗透剂；0.5‑1wt％表面活性剂；0.4‑0.6wt％表面改性剂；0.4‑0.6wt％消泡剂；余量为去离子水；组分B包括如下重量百分比的组分：0.2‑0.6wt％石墨烯；25‑45wt％有机硅改性水性环氧树脂；5‑15wt％硅溶胶；0.1‑2wt％催化剂、0.1‑3wt％稳定剂，余量为去离子水。本发明设计合理，具有硬度高，渗透性强，耐磨性好，防水性好，同时对混凝土具有保护作用。

Description

混凝土密封固化剂

技术领域

本发明属于混凝土材料的防护处理技术领域，具体涉及一种混凝土密封固化剂。

背景技术

混凝土是指由胶结料、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，具有经济、耐久、耐火、高抗压性能等优点，是当代最主要的土木工程材料之一。

由于混凝土硬化过程中，表层和内部结构含有大量相互贯穿的细孔，导致混凝土结构物在服役过程中，时常因为表面质量不良或密实度不够而难以抵挡环境中腐蚀物质的侵蚀，造成混凝土结构性能的加速劣化，降低混凝土结构物的耐久性和服役寿命。

针对混凝土存在的缺陷，现有技术普遍采用混凝土密封固化剂来对混凝土结构物进行处理。混凝土密封固化剂是一种多成分的化学试剂，粘度很小，涂装在混凝土结构物表面后，由于毛细作用可迅速渗入混凝土结构物内部并与其内部的游离钙反应生成不可溶解的非晶态水化硅酸钙，从而实现对混凝土结构物细孔的封堵，提高其硬度和防水性，但现有的混凝土密封固化剂对混凝土结构物防水性的改善并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组份的混凝土密封固化剂，设计合理，具有硬度高，渗透性强，耐磨性好，防水性好，能明显提高混凝土结构物的强度和疏水性，同时对混凝土具有保护作用，防腐性强，有效防止混凝土返碱。

本发明的技术方案是这样实现的：

所述组分A包括如下重量百分比的组分：粒径为5-10nm、20g的硅酸钠；粒径为10-20nm、10g聚硅酸锂；10g的硅溶胶；3-7wt％的光催化剂；0.5-1wt％渗透剂；0.5-1wt％表面活性剂；0.4-0.6wt％表面改性剂；0.4-0.6wt％消泡剂；余量为去离子水；

所述组分B包括如下重量百分比的组分：0.2-0.6wt％石墨烯；25-45wt％有机硅改性水性环氧树脂；5-15wt％硅溶胶；0.1-2wt％催化剂、0.1-3wt％稳定剂，余量为去离子水；所述催化剂为工业级偏铝酸钾溶液。

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。

所述光催化剂为纳米氧化锌或纳米二氧化钛。纳米氧化锌是一种很好的光催化剂。在紫外光照射下，它能分解有机物质，起抗菌和除臭作用。可显著提高耐人工老化能力。纳米二氧化钛具有良好的光催化功能，可在日光照射下杀菌、除霉和降解油污等，从而赋予膜层自洁净性能。

所述硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶，粒径10-20nm。其纳米级粒径和溶胶形态，使得纳米级二氧化硅分散均匀、固化后的硬化剂外观透明无色，不影响外观效果。

所述的渗透剂为不同分子量的聚氧化乙烯。所述渗透剂用以促使混凝土密封固化剂向混凝土内部渗透。

所述表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。表面活性剂的作用是降低分散体系中两相界面的界面自由能，提高分散体系的稳定性。

表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丁苯乳液、丙苯乳液、丙稀酸乳液、聚二氯乙烯胶乳、或者用聚氯乙烯、醋酸乙烯、乳液型环氧树脂、甲醛二丁酯及VAE混合制作而成的溶液中的一种。表面改性剂能与混凝土发生水化硬化反应，且形成聚合物薄膜而产生封闭效应，从而改善混凝土的耐水渗透性，耐酸碱腐蚀性。

所述消泡剂为矿物油消泡剂和/或有机硅消泡剂。

其原理是：

组分A主要成份为纳米级的硅酸钠和聚硅酸锂，由于尺寸小，比表面积大，加大了反应接触面，渗透效果好，该材料含有大量的Si-OH键，硅酸钠和聚硅酸锂混合使用具有良好的协同效应。它通过混凝土的毛细管渗透到混凝土的内部，与混凝土中的金属离子及其它活性物质发生反应，生成交联结构的凝胶，使混凝土表面更加密实，提高混凝土表面的硬度及耐磨性，从而改善其机械强度，去除水、油和其它的腐蚀性物质侵入的通道，得到一个无尘、致密的整体。生成的强碱性离子可提高表层混凝土的碱度，降低碳化作用对混凝土的侵蚀。部分锂离子渗入混凝土内部并被吸附于钢筋表面，起到钝化钢筋和保护钢筋作用。

组分A还包括硅溶胶，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒，其对混凝土具有较强的渗透力，能通过混凝土内的微细孔隙渗透到混凝土的内部，与混凝土中的氢氧化钙及未水化的水泥发生反应，生成硅酸钙和凝胶，使混凝土表面更加密实，硬度提高，耐磨性增加。

所述组分B的有机硅改性水性环氧树脂为有机硅树脂成功接枝在水性环氧树脂链；与水性环氧树脂相比能够大大提高防水性，机械性和粘结性。还包含有0.2-0.6wt％的石墨烯，石墨烯在水溶液中分散良好，其能够在有机硅改性水性环氧树脂中层层叠加，形成了致密的物理隔绝层，可明显提高有机硅改性水性环氧树脂的防护效果，防腐性强，有效防止混凝土返碱。同时减缓了水分子在涂层中的扩散速率，增加混凝土结构物表面的隔水性能。所述组分B还包括1～3wt％的有机硅憎水剂。所述有机硅憎水剂优选为聚二甲基硅氧烷。所述有机硅憎水剂可以与空气中的CO2反应，在混凝结构物表面形成高分子网状的硅树脂膜，进一步提高混凝土结构物表面的疏水性。

所述组分B的催化剂为工业级偏铝酸钾溶液，能进一步促进组分A的反应，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒，其对混凝土具有较强的渗透力，能进一步与与混凝土中的氢氧化钙及未水化的水泥发生反应生成硅酸钙和凝胶，使混凝土表面更加密实，硬度提高，增加耐磨性。

混凝土表面密封固化剂的制备方法，直接将上述各组分按比例混合均匀即可得到混凝土密封固化剂的组分A和组分B。所述混合的方式优选为搅拌；所述混合的温度优选为室温；所述混合的时间优选为2～4h。

混凝土表面密封固化剂的施工方法：将混凝土表面清理干净；将组分A置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀，优选的为此步骤再重复一次；之后，将组分B置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀，优选的为此步骤再重复一次。

本发明的有益效果是：由于硅酸钠便宜，但是会使混凝土返碱；聚硅酸锂锂盐虽然不会返碱，但是价格偏高，组分A采用纳米级的硅酸钠和聚硅酸锂两者的混合，能大大降低成本，尺寸小，比表面积大，加大了反应接触面，渗透效果好，该材料含有大量的Si-OH键，与混凝土中的金属离子及其它活性物质发生反应，生成交联结构的凝胶，使混凝土表面更加密实，提高混凝土表面的硬度及耐磨性，同时混合使用具有良好的协同效应，通过组分B的使用，能够在表面形成致密的物理隔绝层，高的隔水性和防腐性有效防止混凝土返碱。组分A和组分B都含有硅溶胶，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒，其对混凝土具有较强的渗透力，大大提高了耐磨性。同时组分B能够在混凝土表面形成一层有效的防护层，防腐性好，有效防止混凝土返碱，防水性好，能大大降低日后维护成本。

实验结果表明，混凝土结构物表面涂装了本发明提供的混凝土密封固化剂之后，其表面莫式硬度高于7，耐磨度高于80l/cm³，吸水率低于0.5％，液滴接触角大于99°。

具体实施方式

实施例1：

一种混凝土密封固化剂，包括独立包装的组分A100g和组分B100g，组分A包括如下组分：粒径为5-10nm、20％的硅酸钠；粒径为10-20nm、10％的聚硅酸锂；10％的硅溶胶；4％的光催化剂；0.5％渗透剂；0.5％表面活性剂；0.5％表面改性剂；0.5g消泡剂；余量为去离子水。

所述硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶

所述光催化剂为纳米氧化锌；

所述渗透剂为不同分子量的聚氧化乙烯；

所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠；

所述表面改性剂聚醋酸乙烯乳液；

所述消泡剂为有机硅消泡剂。

组分B包括如下组分：0.3％石墨烯，35％有机硅改性水性环氧树脂；10％硅溶胶；1％催化剂、1％稳定剂，1％有机硅憎水剂，余量为去离子水。

所述硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶；

所述的稳定剂为三乙醇胺；

所述催化剂为工业级偏铝酸钾溶液。

施工方法：将混凝土表面清理干净；将组分A置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀；之后，将组分B置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀并重复一次。

实验结果表明，混凝土结构物表面涂装了实施例1提供的混凝土密封固化剂之后，其表面莫式硬度7，耐磨度81L/cm³，吸水率0.32％，液滴接触角101°。

实施例2：

具体实施例2与具体实施例1的不同之处在于施工方法：将混凝土表面清理干净；将组分A置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀并重复一次；之后，将组分B置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀。

实验结果表明，混凝土结构物表面涂装了实施例2提供的混凝土密封固化剂之后，其表面莫式硬度8，耐磨度88L/cm³，吸水率0.47％，液滴接触角99°。

实施例3：

具体实施例3与具体实施例1的不同之处在于施工方法：将混凝土表面清理干净；将组分A置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀并重复一次；之后，将组分B置于高压喷雾器内，对混凝土表面漫喷，待表面充分润湿后将组分A涂布均匀并重复一次。

实验结果表明，混凝土结构物表面涂装了实施例3提供的混凝土密封固化剂之后，其表面莫式硬度8，耐磨度89L/cm³，吸水率0.33％，液滴接触角103°。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.混凝土密封固化剂，其特征在于：包括独立包装的组分A和组分B，

所述组分A包括如下重量百分比的组分：粒径为5-10nm、20-25wt％的硅酸钠；粒径为10-20nm、5-15wt％的聚硅酸锂；5-15wt％的硅溶胶；3-7wt％的光催化剂；0.5-1wt％渗透剂；0.5-1wt％表面活性剂；0.4-0.6wt％表面改性剂；0.4-0.6wt％消泡剂；余量为去离子水；所述光催化剂为纳米氧化锌或纳米二氧化钛；所述硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶，粒径10-20nm；所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丁苯乳液、丙苯乳液、丙稀酸乳液、聚二氯乙烯胶乳、或者用聚氯乙烯、醋酸乙烯、乳液型环氧树脂、甲醛二丁酯及VAE混合制作而成的溶液中的一种；

所述组分B包括如下重量百分比的组分：0.2-0.6wt％石墨烯；25-45wt％有机硅改性水性环氧树脂；5-15wt％硅溶胶；0.1-2wt％催化剂、0.1-3wt％稳定剂，1～3wt％的有机硅憎水剂；余量为去离子水；所述催化剂为工业级偏铝酸钾溶液；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。

2.根据权利要求1所述的混凝土密封固化剂，其特征在于：所述的渗透剂为不同分子量的聚氧化乙烯。

3.根据权利要求1所述的混凝土密封固化剂，其特征在于：所述表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的混凝土密封固化剂，其特征在于：所述消泡剂为矿物油消泡剂和/或有机硅消泡剂。