CN107032657A - 一种混凝土固化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土固化剂，按重量百分比计，由下述原料组成：硅酸钾1％～30％、渗透剂0.01％～0.5％、憎水剂0.5％～1.5％、表面活性剂0.5％～1％、表面改性剂0.3％～1％、余量为水；硅酸钾模数大于5。本发明还提供了上述混凝土固化剂的制备方法，将上述配方中的组份按照上述所占质量百分比混合均匀，搅拌，即制得混凝土固化剂。本发明还提供了上述混凝土固化剂的施工方法，将混凝土地面抛光、用固化剂刷涂混凝土地面，再抛光。本发明的混凝土固化剂添加高模数硅酸钾，固化剂中的硅酸根离子与混凝土中未反应的游离反应生成复合物，填充于混凝土内部的毛细孔中，从而实现对混凝土结构物细孔的封堵，达到密封固化的效果，更大幅度地提高混凝土的强度和硬度，防止混凝土起砂。

Description

一种混凝土固化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种固化剂及其制备方法和应用，尤其是混凝土固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土由粗的颗粒状集料和水泥水化物组成，在进行混凝土施工的过程中，水泥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，且具有经济、耐久、耐火、高抗压性能等优点。然而，由于水泥硬化的固有过程，混凝土具有无法避免的缺点，即微观结构里含有大量相互贯通的毛细孔，导致起灰起砂现象的出现，严重影响到企业形象、产品品质、设备使用寿命、员工身心健康和我们的空气环境。针对混凝土所存在的缺陷，现有技术普遍采用相应的混凝土密封固化剂来混凝土进行处理，即通过混凝土密封固化剂来填充混凝土内部所存在的毛细孔结构。

由于目前市面上的无机类混凝土固化剂主要由三类：第一类是以硅酸钠为主要成分的钠基盐类产品，通常是低于4模数的硅酸钠，可以优先提高混凝土强度和耐磨性，但耐久性差，易于泛碱影响后期地坪效果；第二类是以硅酸钾为主要成分的钾基盐产品，通常是用低于模数5的硅酸钾，其性能与钠基盐相比无明显提高；第三类是以硅酸锂为主要成分的锂基盐产品，但是价格昂贵。模数低的硅酸盐不会自固化，遇水会溶解，所以以低模数硅酸盐作为混凝土固化剂，不耐水浸泡。为了使低模数硅酸盐固化，有些施工人员将氟硅酸钠加入其中，但是氟硅酸钠对人体的伤害很大，在环保要求越来越高的今天，一般禁止使用。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种混凝土固化剂。本发明的混凝土固化剂通过高模数硅酸钾、渗透剂、表面活性剂、表面改性剂、及水适当的匹配制得，固化剂中的硅酸根离子与混凝土中未反应的游离离子反应生成复合物，如硅酸钙水合物，填充于混凝土内部的毛细孔中，从而实现对混凝土结构物细孔的封堵，达到密封固化的效果，更大幅度地提高混凝土的强度和硬度，防止混凝土起砂。

本发明的第二目的是提供一种混凝土固化剂的制备方法。

本发明的第三目的是提供一种混凝土固化剂的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种混凝土固化剂，按重量百分比计，由下述原料组成：

硅酸钾1％～30％、渗透剂0.01％～0.5％、憎水剂0.5％～1.5％、表面活性剂0.5％～1％、表面改性剂0.3％～1％、余量为水；

所述硅酸钾模数大于5。优选的，所述硅酸钾的模数为5～6.5。考虑到功能性和经济性等各方面的问题，本发明采用硅酸钾为原料，硅酸锂价格昂贵，硅酸钾价格中等，硅酸钠价格便宜，硅酸钠与硅酸钾在提高表面较粗糙、起砂较严重的混凝土地面的强度和耐磨性方面具有优势，但是硅酸钠的耐水性和耐擦洗性不如硅酸钾。模数是可溶性硅酸盐的重要指标，对粘结性有重要的影响，低模数的硅酸钾不会自固化，遇水会溶解。随着模数的增大，硅酸钾溶液的缩合程度增大，反应活性更高，吸收空气中CO₂后固化的速度更快，涂层的表面干燥时间减少。

所述渗透剂为聚氧化乙烯或者有机硅氧烷缩聚物。渗透剂用以促使混凝土密封固化剂向混凝土内部渗透。通过渗透剂，混凝土中的化学成分发生化学反应，在三维空间形成一个网络结构，使混凝土中的各成分固化成一个坚固实体，从而得到一个无尘、致密的整体，永久避免了混凝土灰尘从表面空隙析出。从而有效提高了混凝土的强度、密度与耐磨性。通过渗透剂的分散稳定作用，水性硬化剂中所含的活性离子如硅酸根离子与混凝土中未反应的游离的离子如钙离子反应生成硅酸钙水合物，使混凝土中游离态离子参与反应，大幅度地提高混凝土的强度和硬度。

所述憎水剂为辛基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷水乳液、甲基硅酸盐、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种，多种混合时为任意比。憎水剂具有良好的渗透结晶性，实现“反毛细管效应”，形成优异的憎水层，形成聚合物薄膜而产生封闭效应，从而改善混凝土防尘、拒水能力，有效抑制了水、油和其他腐蚀性物质的侵入。

所述表面活性剂为减水剂或者早强剂，其中，减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐或者磺化三聚氰胺甲醛树脂，早强剂为氯盐类、硫酸盐类或者有机胺类。表面活性剂可以通过其在混凝土的活性粉状材料颗粒表面的吸附，防止活性状粉末材料颗粒间的凝聚和结团，使活性粉状材料颗粒充分分散，从而活性能够充分发挥。

所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丁苯乳液、丙苯乳液、丙稀酸乳液或聚二氯乙烯胶乳。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。

本发明还提供了上述混凝土固化剂的制备方法：将上述配方中的组份按照上述所占质量百分比混合均匀，搅拌，即制得混凝土固化剂。

本发明还提供了上述混凝土固化剂的施工方法，步骤如下：

1)将混凝土地面用50目、300目砂磨机各抛光一次，地面清洗干净；

2)将本发明的固化剂稀释1～2倍刷涂混凝土地面；

3)混凝土地面变干后，分别用500目、1000目的抛光机抛光，即得硬度高、光泽度高的混凝土地面。

本发明的有益效果是：

1.本发明的混凝土固化剂通过高模数硅酸钾、渗透剂、表面活性剂、表面改性剂及水适当的匹配制得，由于混凝土内部在混凝土初凝后仍一直在进行着缓慢的Ca-Si-O₃水合反应，这种反应在自然状况下无法完全进行，总有大量游离的离子，如钙离子、镁离子。本发明的混凝土固化剂应用于混凝土后，固化剂中所含的硅酸根离子与混凝土中未反应的游离离子反应生成复合物，如硅酸钙水合物，使混凝土中的离子进一步参与反应，硅酸钙水合物填充于混凝土内部的毛细孔中，从而实现对混凝土结构物细孔的封堵，达到密封固化的效果，更大幅度地提高混凝土的强度和硬度，防止混凝土起砂，延长混凝土的使用时间，并明显改善地面的抗渗耐污性。

2.本发明的混凝土固化剂采用高模数硅酸钾，在空气中，可以自固化，在4个小时后可达到5H硬度，自干后耐水，可以长期浸泡于水中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例5应用于混凝土地面的效果图；

图2为不同模数硅酸钾溶液的TEM图，其中图(a)为模数为4的硅酸钾溶液，图(b)为模数为5的硅酸钾溶液，图(c)为模数为6的硅酸钾溶液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

配方：模数为5的硅酸钾1％、聚氧化乙烯0.01％、辛基三乙氧基硅烷0.5％、木质素磺酸盐表面活性剂0.5％、聚醋酸乙烯乳液0.3％、余量为水。

制备方法：将上述配方中的组份按照上述所占质量百分比混合均匀，搅拌，即制得混凝土固化剂。

应用：1)将混凝土地面用50目、300目砂磨机各抛光一次，地面清洗干净；

2)将本发明的固化剂稀释1～2倍刷涂混凝土地面；

3)混凝土地面变干后，分别用500目、1000目的抛光机抛光，即得硬度高、光泽度高的混凝土地面。

实施例2：

配方：模数为5.5的硅酸钾30％、聚氧化乙烯0.5％、辛基三乙氧基硅烷0.5％、辛基三乙氧基硅烷水乳液1％、萘磺酸盐1％、丁苯乳液1％、余量为水。

混凝土固化剂的制备方法和应用方法同实施例1。

实施例3：

配方：模数为6硅酸钾15％、有机硅氧烷缩聚物0.2％、辛基三乙氧基硅烷水乳液1％、磺化三聚氰胺甲醛树脂0.8％、丙苯乳液0.6％、余量为水。

混凝土固化剂的制备方法和应用方法同实施例1。

实施例4：

配方：模数为6.5的硅酸钾13％、机硅氧烷缩聚物0.1％、甲基硅酸盐0.8％、氯化钙0.6％、丙稀酸乳液0.51％、余量为水。

混凝土固化剂的制备方法和应用方法同实施例1。

实施例5：

配方：模数为6的硅酸钾23％、渗聚氧化乙烯0.4％、甲基硅酸盐0.5％、聚二甲基硅氧烷0.7％、三乙醇胺0.8％、聚二氯乙烯胶乳0.8％、余量为水。

混凝土固化剂的制备方法和应用方法同实施例1。

表1为施用本发明实施例1-5固化剂的混凝土的性能参数

由表1和图1可以看出，采用本发明的混凝土固化剂以后，混凝土地面的耐磨度、抗渗耐污性、光泽度均有了大幅度提高。

本发明采用的是高模数硅酸钾，由图2可以看出，随着硅酸钾模数的提高，溶液中胶团粒子的分散程度减小，实现了由单个胶团粒子经过Si-O键的键合形成链状甚至网络结构的过程。模数为4时，硅酸钾溶液中的胶团粒子粒径较小，分散情况良好，透明度较高；模数为5时，溶液中胶团粒子粒径变大，胶团粒子之间通过Si-O键的键合形成了链状结构，透明度低于模数为4的硅酸钾；模数为6时，溶液中的胶团粒子Si-O键相互间的键合程度进一步提高，并且从一维扩展到了二维方向，逐步形成网络结构，分散程度进一步降低，透明度降低。模数较高的硅酸钾溶液含有较多的活性-OH基，同时模数的提高有利于反应速度的提高，降低了固化时间。另外，随着模数的增大，固化剂涂膜对水的接触角呈增大趋势，达到疏水效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混凝土固化剂，其特征在于，按重量百分比计，由下述原料组成：

硅酸钾1％～30％、渗透剂0.01％～0.5％、憎水剂0.5％～1.5％、表面活性剂0.5％～1％、表面改性剂0.3％～1％、余量为水；

所述硅酸钾模数大于5。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂，其特征在于，所述硅酸钾的模数为5～6.5。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂，其特征在于，所述渗透剂为聚氧化乙烯或者有机硅氧烷缩聚物。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂，其特征在于，所述憎水剂为辛基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷水乳液、甲基硅酸盐、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种，多种混合时为任意比。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂，其特征在于，所述表面活性剂为减水剂或者早强剂，其中，减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐或者磺化三聚氰胺甲醛树脂，早强剂为氯盐类、硫酸盐类或者有机胺类。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂，其特征在于，所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丁苯乳液、丙苯乳液、丙稀酸乳液或聚二氯乙烯胶乳。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂的制备方法，其特征在于，将上述配方中的组份按照上述所占质量百分比混合均匀，搅拌，即制得混凝土固化剂。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土固化剂的施工方法，其特征在于，步骤如下：

1)将混凝土地面用50目、300目砂磨机各抛光一次，地面清洗干净；

2)将本发明的固化剂刷涂混凝土地面；

3)混凝土地面变干后，分别用500目、1000目的抛光机抛光，即得硬度高、光泽度高的混凝土地面。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土固化剂的施工方法，其特征在于，步骤2)中所述固化剂稀释1～2倍后使用。