CN107337373A - 一种混凝土硬化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料：硅酸锂15‑20份、聚丙烯酸钠2‑4份、木质素磺酸钠1‑4份、纳米二氧化硅2‑6份、氟硅酸钠4‑8份、氯化镁9‑11份、纳米钛白粉4‑5份、偏铝酸钠6‑8份、石灰石8‑12份和水20‑30份。本发明的硬化剂喷洒到混凝土结构表面，以提高混凝土强度和耐久性，不易褪色且成本低廉。本发明适用于建筑材料技术领域。

Description

一种混凝土硬化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术，特别是一种混凝土硬化剂及其制备方法。

背景技术

混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在现代建筑工程中发挥着巨大的作用。碱骨料反应(简称AAR)是指混凝土原材料中的水泥、外加剂和水中的碱与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后逐渐反应，生成物吸水膨胀使混凝土产生内应力，致使混凝土膨胀开裂、失去设计性能。AAR不良反应是目前全世界公认的“混凝土结构癌的致命伤”。另外混凝土作为地坪和路面材料在使用过程中由于其固有的一些缺陷和不足，通常易于起灰、耐磨性差、容易油污。为了避免这些现象产生，人们通过不直接将普通混凝土作为地坪材料进行使用，或者在混凝土表面浇筑一层环氧树脂作为地坪材料，这样一方面增加了施工成本，其后期的维护成本也较高。因此，近些年来，市场上出现了一些水泥地面硬化剂。通过在混凝土表面喷涂固化剂，以提高混凝土结构的密实性和表面硬度达到改善混凝土地坪效果。

目前，混凝土地面硬化剂主要有两类：一类是以树脂作为主要化学成分的有机类；另一类是硅酸盐为主要化学成分的无机类。而无机类由于对环境影响小而且参与水泥水化产物反应备受关注。国内外市场上的无机类的混凝土地面硬化剂主要有三类产品：第一类是以硅酸钠为主要成分的钠基盐类产品，其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，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，从国外引进的产品大多是此类产品，其密封硬化效果较为显著，价格比较昂贵。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种混凝土硬化剂及其制备方法。该硬化剂喷洒到混凝土结构表面，以提高混凝土强度和耐久性，不易褪色且成本低廉。

本发明的技术方案：一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料：硅酸锂15-20份、聚丙烯酸钠2-4份、木质素磺酸钠1-4份、纳米二氧化硅2-6份、氟硅酸钠4-8份、氯化镁9-11份、纳米钛白粉4-5份、偏铝酸钠6-8份、石灰石8-12份和水20-30份。

更优的是，前述的混凝土硬化剂中，包括以下重量配比的原料：硅酸锂18份、聚丙烯酸钠3份、木质素磺酸钠3份、纳米二氧化硅4份、氟硅酸钠6份、氯化镁10份、纳米钛白粉4.5份、偏铝酸钠7份、石灰石10份和水25份。

前述的混凝土硬化剂的制备方法：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温。

前述混凝土硬化剂的制备方法中，所述的中速搅拌是转速控制为150-200rpm的机械搅拌。

前述混凝土硬化剂的制备方法中，所述的低速搅拌是转速控制为50-60rpm的机械搅拌。

与现有技术相比，本发明通过将硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠、石灰石和水等10种物质按特定的比例组成硬化剂，该硬化剂涂装在混凝土结构物表面后，其硅酸锂可迅速渗入混凝土内部并与游离钙反应，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，提高混凝土结构物的硬度和耐久性，表面光泽度好；彩色混凝土地坪使用该硬化剂后，不仅可保持地坪颜色均一，还可避免地坪褪色且成本低廉；聚丙烯酸钠是一种功能高分子材料和重要化工产品，能阻止金属离子对产品的消极作用，是一种具有多种特殊性能的表面活性剂，防止颗粒间的凝聚和结团，使硅酸锂和钛白粉的颗粒在水中充分分散，充分发挥各自的活性；木质素磺酸钠能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组织结构上存在各种活性基，因而能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用；纳米二氧化硅是一种无机化工材料，俗称白炭黑，可改善涂料的悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等，使涂膜与混凝土结合强度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自洁能力也获得改善；纳米钛白粉也称纳米二氧化钛，主要成分为二氧化钛的白色颜料，能使本发明有较高的硬度、密度和折光率等。

本发明适用于建筑材料技术领域。

具体实施方式

实施例1：

一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料，硅酸锂18kg、聚丙烯酸钠3kg、木质素磺酸钠3kg、纳米二氧化硅4kg、氟硅酸钠6kg、氯化镁10kg、纳米钛白粉4.5kg、偏铝酸钠7kg、石灰石10kg和水25kg。

所述的混凝土硬化剂的制备方法：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温；所述的中速搅拌是转速控制为150rpm的机械搅拌；所述的低速搅拌是转速控制为50rpm的机械搅拌。

硅酸锂优先选用混凝土专用高活性硅酸锂，其溶液与混凝土具有优异的结合性能；采用硅酸锂溶液，利用碱金属锂离子半径小，溶液粘度低的特点，硅酸锂溶液能迅速地渗透到混凝土内部，并且在渗透剂的作用下，均匀地分散在混凝土的毛细孔中，与混凝土中未水化的钙离子、镁离子络合，经水化后，形成微晶态混凝土自身产物水合硅酸盐，起到补强效果。不像钠基产物，因锂离子半径小，锂基化合物固化后的产物遇水不可逆不膨胀，能有效地减轻混凝土的AAR反应；纳米二氧化硅能与混凝土游离的高价金属离子等发生水化反应，能提高混凝土的强度和耐磨性；纳米二氧化钛优选为金红石型纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的粒径优选为 6nm。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。

实施例2：

一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料：硅酸锂15kg、聚丙烯酸钠2kg、木质素磺酸钠1kg、纳米二氧化硅2kg、氟硅酸钠4kg、氯化镁9kg、纳米钛白粉4kg、偏铝酸钠6kg、石灰石8kg和水12kg。

所述的混凝土硬化剂的制备方法：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温；所述的中速搅拌是转速控制为200rpm的机械搅拌；所述的低速搅拌是转速控制为60rpm的机械搅拌。

硅酸锂优先选用混凝土专用高活性硅酸锂，其溶液与混凝土具有优异的结合性能；采用硅酸锂溶液，利用碱金属锂离子半径小，溶液粘度低的特点，硅酸锂溶液能迅速地渗透到混凝土内部，并且在渗透剂的作用下，均匀地分散在混凝土的毛细孔中，与混凝土中未水化的钙离子、镁离子络合，经水化后，形成微晶态混凝土自身产物水合硅酸盐，起到补强效果。不像钠基产物，因锂离子半径小，锂基化合物固化后的产物遇水不可逆不膨胀，能有效地减轻混凝土的AAR反应；纳米二氧化硅能与混凝土游离的高价金属离子等发生水化反应，能提高混凝土的强度和耐磨性；纳米二氧化钛优选为金红石型纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的粒径优选为8nm。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。

实施例3：

一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料，硅酸锂20kg、聚丙烯酸钠4kg、木质素磺酸钠4kg、纳米二氧化硅6kg、氟硅酸钠8kg、氯化镁11kg、纳米钛白粉5kg、偏铝酸钠8kg、石灰石12kg和水30kg。

所述的混凝土硬化剂的制备方法：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温；所述的中速搅拌是转速控制为180rpm的机械搅拌；所述的低速搅拌是转速控制为55rpm的机械搅拌。硅酸锂优先选用混凝土专用高活性硅酸锂，其溶液与混凝土具有优异的结合性能；采用硅酸锂溶液，利用碱金属锂离子半径小，溶液粘度低的特点，硅酸锂溶液能迅速地渗透到混凝土内部，并且在渗透剂的作用下，均匀地分散在混凝土的毛细孔中，与混凝土中未水化的钙离子、镁离子络合，经水化后，形成微晶态混凝土自身产物水合硅酸盐，起到补强效果。不像钠基产物，因锂离子半径小，锂基化合物固化后的产物遇水不可逆不膨胀，能有效地减轻混凝土的AAR反应；纳米二氧化硅能与混凝土游离的高价金属离子等发生水化反应，能提高混凝土的强度和耐磨性；纳米二氧化钛优选为金红石型纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的粒径优选为 9nm。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。

实施例4：

一种混凝土硬化剂，包括以下重量配比的原料：硅酸锂16kg、聚丙烯酸钠2.8kg、木质素磺酸钠2.8kg、纳米二氧化硅3.6kg、氟硅酸钠5.5kg、氯化镁10.5kg、纳米钛白粉4.5kg、偏铝酸钠7.2kg、石灰石11kg和水24kg。

所述的混凝土硬化剂的制备方法：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温；所述的中速搅拌是转速控制为150rpm的机械搅拌；所述的低速搅拌是转速控制为60rpm的机械搅拌。硅酸锂优先选用混凝土专用高活性硅酸锂，其溶液与混凝土具有优异的结合性能；采用硅酸锂溶液，利用碱金属锂离子半径小，溶液粘度低的特点，硅酸锂溶液能迅速地渗透到混凝土内部，并且在渗透剂的作用下，均匀地分散在混凝土的毛细孔中，与混凝土中未水化的钙离子、镁离子络合，经水化后，形成微晶态混凝土自身产物水合硅酸盐，起到补强效果。不像钠基产物，因锂离子半径小，锂基化合物固化后的产物遇水不可逆不膨胀，能有效地减轻混凝土的AAR反应；纳米二氧化硅能与混凝土游离的高价金属离子等发生水化反应，能提高混凝土的强度和耐磨性；纳米二氧化钛优选为金红石型纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的粒径优选为8nm。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。

Claims (5)

1.一种混凝土硬化剂，其特征在于：包括以下重量配比的原料：硅酸锂15-20份、聚丙烯酸钠2-4份、木质素磺酸钠1-4份、纳米二氧化硅2-6份、氟硅酸钠4-8份、氯化镁9-11份、纳米钛白粉4-5份、偏铝酸钠6-8份、石灰石8-12份和水20-30份。

2.根据权利要求1所述的混凝土硬化剂，其特征在于：包括以下重量配比的原料，硅酸锂18份、聚丙烯酸钠3份、木质素磺酸钠3份、纳米二氧化硅4份、氟硅酸钠6份、氯化镁10份、纳米钛白粉4.5份、偏铝酸钠7份、石灰石10份和水25份。

3.如权利要求1或2所述的混凝土硬化剂的制备方法，其特征在于：称取水置于反应器中，在中速搅拌环境下依次缓慢加入硅酸锂、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、纳米二氧化硅、氟硅酸钠、氯化镁、纳米钛白粉、偏铝酸钠和石灰石，然后再低速搅拌并自然冷却至室温。

4.根据权利要求3所述混凝土硬化剂的制备方法，其特征在于：所述的中速搅拌是转速控制为150-200rpm的机械搅拌。

5.根据权利要求3所述混凝土硬化剂的制备方法，其特征在于：所述的低速搅拌是转速控制为50-60rpm的机械搅拌。