CN108569914B - 一种室内水泥地面专用固化剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内水泥地面专用固化剂及其使用方法，旨在解决通用的水泥固化剂不适用于具有不同活性成分的不同地面，反应不够充分的问题。其技术要点是：室内水泥地面专用固化剂为干粉状，包含组分硅酸钠，硅酸锂，六水合氟硅酸镁和异构烷烃。室内水泥地面专用固化剂为干粉状，未加水，在使用前按照一定的比例加水即可，更容易灵活的根据地面的情况来调整各个配方之间的配比；干粉状相对来说质量更轻，方便携带和搬运，在运输过程中易于密封，而且不容易洒出；干粉状室内水泥地面专用固化剂保存有效期更长，各个组分之间不容易发生配位等反应。

Description

一种室内水泥地面专用固化剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，更具体地说，它涉及一种室内水泥地面专用固化剂及其制备方法。

背景技术

水泥地面在使用一段时间后，地面会出现不同程度的翻砂、起尘现象，发生碱骨料反应(ASR)，即水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，反应机理为

Na⁺(K⁺)+SiO₂+OH^-→Na(K)-SiO₂-Hgel

当吸水后的碱硅酸凝胶体体积大于反应前固体体积，最大时体积可增大3倍以上，大量凝胶体在混凝土骨料界面区的积聚、膨胀，导致混凝土沿着界面产生不均匀膨胀、开裂。

同时水泥制品是使未硬化成型品自然凝固或强化凝固，硬化时的水和反应是：

2CaOSiO₂+3H₂O→2CaO2SiO₂2H₂O+Ca(OH)₂

2MgOSiO₂+3H₂O→2MgO 2SiO₂·2H₂O+Mg(OH)₂从反应式看出，在硬化体中有Ca(OH)₂和Mg(OH)₂存在，当残留在硬化体中的水份蒸发时或外部的水浸到干燥了的硬化体内，再蒸发时，使Ca(OH)₂和Mg(OH)₂在硬化体表面的表面析出，析出的Ca(OH)₂和Mg(OH)₂在有水存在的条件下会与空气中与CO₂反应生成白色的CaCO₃和MgCO₃结晶，使水泥制品的表面上被CaCO₃和MgCO₃的白色斑点污染。

由于以上两类反应的存在，随着使用年限的增长，加上风化的作用，地坪表面会继续粉化，影响正常使用，施工现场难以进行卫生清洁，更难以保证施工环境达到工艺和技术要求，不能满足文明施工的要求。

因此现在施工很多都会在水泥表面添加水泥密封固化剂，提高混凝土的强度、硬度、密实度。

目前，公开号为CN101134652A的中国专利公开了一种水泥地面固化剂及其施工工艺，其技术方案要点是：所述的水泥固化剂以界面剂为主要成分并与涂料专用水性色浆和赋形物按比例混合而成。

上述方案提供了一种水泥地面固化剂及其施工工艺，利用硅酸盐水泥和界面剂对混凝土和水泥砂浆抹灰层进行表面固化，进而改善了施工环境卫生。

但是上述方案中水泥固化剂的主要成分界面剂为有机物，一般为醋酸乙烯-乙烯制成，不利于环保；硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小。水泥固化剂的反应机理是与混凝土中的活性成分起反应，而不同的地面其活性成分是不同的，专用的固化剂才能反应更充分，达到的效果更好。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种室内水泥地面专用固化剂，专门针对室内水泥地面配置，反应更加充分，水泥地面更耐磨，地面密度更高。

本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种室内水泥地面专用固化剂，室内水泥地面专用固化剂为干粉状，包含组分硅酸钠，硅酸锂，六水合氟硅酸镁和异构烷烃。

市场上有三代水泥密封固化剂产品。

第一代，钠基产品

有限提高混凝土强度和耐磨性，缺点控制不好容易泛碱发白，这种产品的市场由最初的进口产品为主，变成如今的与国内产品平分天下.另外由于国内产品大多数为仿制品，在材料助剂方面它无法去完全照搬进口产品，性能方面有很大区别。

第二代，钾基产品

这种产品在大陆市场不是很常见，其性能比钠基的稍微有所改进，但不是很明显，替换的可能性很小。

第三代锂基产品

锂基的产品在性能上与前两代产品相比，具有无比的优越性，它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，它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，它可以避免前两代产品出现的泛碱发白的通病，在施工方面减少了清水冲洗基面的繁琐工序，等等事实说明了第三代锂基产品的优越性和理想性。

锂基产品中锂元素主要以硅酸锂的形式存在，硅酸锂溶于水后为无色透明或呈微乳白色的液体，无臭、无毒、不燃、硅酸锂水溶液和硅酸钠一样，加入酸性物质后容易胶凝。硅酸锂水溶液具有自干性，且能生成不溶于水的干膜，耐干湿交替性极好。但是硅酸锂水溶液在光洁表面上(金属、玻璃等)形成的干膜不连续、附着力差、起皮、掉粉。然而，硅酸锂和硅酸钠或钾混合使用，不仅能降低成本，还可改善硅酸锂的成膜反应。

氟硅酸镁可以改善混凝土和水泥制品的许多性能。它是良好的促硬剂，结硬和干燥的混凝土表面用它处理后，可增加耐磨性，减少起尘；氟硅酸镁与水份一起渗透到水泥中，与水泥反应在水泥涂层与水泥涂层之间形成致密的中间层，该中间层可防止水泥制品的内部水的蒸发和外部水向内部渗透，进而尽量防止和消除彩色水泥表面的泛白褪色现象，减少碱性物质对涂层的侵蚀；氟硅酸镁还可增加水泥的抗弯曲强度，氟硅酸镁可做为混凝土表面处理的抗冻剂，并且有改进混合水泥的热绝缘性能的作用。

异构烷烃是高度支链化的合成烃类产品，铺展性显著增加，保水性好有利于氟硅酸镁等于水泥充分发生反应，异构烷烃几乎不含芳烃和硫，清亮、无色、无味，挥发性良好，实现了安全使用。

室内水泥地面专用固化剂为干粉状，未加水，在使用前按照一定的比例加水即可，更容易灵活的根据地面的情况来调整各个配方之间的配比；干粉状相对来说质量更轻，方便携带和搬运，在运输过程中易于密封，而且不容易洒出；干粉状室内水泥地面专用固化剂保存有效期更长，各个组分之间不容易发生配位等反应。

本发明进一步设置为，其中含有质量分数为50％-65％的硅酸钠，质量分数为20％-40％份硅酸锂，8％-20％六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)和1％-3％异构烷烃。

通过采用上述配方的室内水泥地面专用固化剂，与水泥地面反应的更彻底，更均匀，使水泥地面更耐磨，地面密度更高，水泥地面的硬度也有显著的提高。

本发明进一步设置为，所述六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)中由氟硅酸和菱苦土反应制的，六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)中含有氟硅酸、氟化镁。

通过采用上述技术方案，虽然市场上有销售纯度为98％以上的六水合氟硅酸镁，但是价格相对于自己生产更高，不利于节约成本；硅酸锂的水溶液呈碱性，硅酸锂遇酸容易胶凝，氟硅酸和菱苦土生产六水合氟硅酸镁的过程中，含有氟硅酸、氟化镁，其中氟硅酸可以调节室内水泥地面专用固化剂溶于水的酸碱度，无需再加其他的酸，也有利于凝胶的生成；氟化镁化学性质很稳定，加热不会分解，即使强电解也很难分离，因此一般对人体没有伤害，也可以作为地面的基材，自己生产六水合氟硅酸镁，可以相应减少净化的次数，降低了工艺成本。

本发明进一步设置为，所述氟硅酸由萤石粉和硅砂与浓硫酸加热反应制的。

通过采用上述技术方案，氟硅酸不稳定，易分解为四氟化硅和氟化氢，水溶液有刺激性气味，不易保存，因此通过萤石粉和硅砂与浓硫酸加热反应现用现制，不仅能够更好的保证氟硅酸的有效性，也省去了保存氟硅酸的事项，不容易发生化工事故，更加的安全，也节省了人力物力。

本发明进一步设置为，所述六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)中还含有氢氟酸和硅酸。

通过采用上述技术方案，萤石粉和硅砂与浓硫酸加热反应制氟硅酸的过程中会产生氢氟酸和硅酸，残留部分有利于后期室内水泥地面专用固化剂溶于水后酸碱度的调节，有利于硅酸锂的凝胶成膜反应。

本发明进一步设置为，所述室内水泥地面专用固化剂中含有质量分数为58％的硅酸钠，质量分数为33％份硅酸锂，8％六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)和1％异构烷烃。

通过采用上述技术方案，通过反复实验发现，相同条件下，当室内水泥地面专用固化剂中含有质量分数为58％的硅酸钠，质量分数为33％份硅酸锂，8％六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)和1％异构烷烃的时候，相对于未处理的水泥地面，处理后的地面耐磨程度增强效果；磨损硬度增加程度，抗冲击增加程度综合效果更好，粘结力比环氧树脂增加17％；防渗透性仅为0.2mm；可以防渗水、渗油、止滑，水分流失；且处理过的基面更不容易产生粉尘。

本发明进一步设置为，所述室内水泥地面专用固化剂中含有质量分数为56％的硅酸钠，质量分数为32％份硅酸锂，11％六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)和1％异构烷烃。

通过采用上述技术方案，六水合氟硅酸镁的含量相对增加，更有利于与水泥地面的活性成分发生反应，使反应更加充分，水泥地面的耐磨性更好。

本发明的目的二在于提供一种室内水泥地面专用固化剂的使用方法，使用方法更加合理，反应更加充分，水泥地面更耐磨，地面密度更高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种使用上述方案中所述的室内水泥地面专用固化剂的使用方法，使用时先将室内水泥地面专用固化剂先与水混合，溶解完全后再使用。

通过采用上述技术方案，室内水泥地面专用固化剂使用时先与水混合，更有利于均匀的将室内水泥地面专用固化剂铺设到地面上，反应更加均匀，溶解完全后再使用一方面不容易造成室内水泥地面专用固化剂的浪费，有利于添加的室内水泥地面专用固化剂的完全反应。

本发明进一步设置为，使用时，水和室内水泥地面专用固化剂的体积比为3-6。

通过采用上述技术方案，根据水泥地面的实际情况不同，可以调节室内水泥地面专用固化剂的用量以及其跟水的配比，当水和室内水泥地面专用固化剂的体积比为3-6，既能尽量避免室内水泥地面专用固化剂的浪费，也能够使地面的各项指标达到预期效果，不至于水泥地面专用固化剂用量太少，影响对水泥地面的固化，室内水泥地面专用固化剂与水泥地面的反应时间也不会太长。

本发明进一步设置为，使用时，水和室内水泥地面专用固化剂的体积比为3。

通过采用上述技术方案，当水和室内水泥地面专用固化剂的体积比为3时，刚好室内水泥地面专用固化剂溶解完全，达到室内水泥地面专用固化剂的饱和溶解度，既尽量避免了室内水泥地面专用固化剂的浪费，也能尽量避免水分过多时反应时间过长影响反应进程。

综上所述，本发明具有以下有益效果：将室内水泥地面专用固化剂与水按照体积比为3充分溶解，将溶液倒在水泥地面上，室内水泥地面专用固化剂中的硅酸锂、硅酸钠、氟硅酸镁和异构烷烃与水泥地面充分发生反应，处理后的地面耐磨程度增强；磨损硬度增加，抗冲击增加，粘结力比环氧树脂增加17％；防渗透性仅为0.2mm；可以防渗水、渗油、止滑，水分流失；且处理过的基面很难产生粉尘，很大提高了室内水泥地面的使用体验感。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：

一种室内水泥地面专用固化剂，包含组分硅酸钠，硅酸锂，六水合氟硅酸镁和异构烷烃，为白色干粉状。

其具体配方为硅酸钠200份，硅酸锂114份，六水合氟硅酸镁28份，异构烷烃3份。

其中六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)是自己生产制得，反应步骤如下，氟硅酸由萤石粉和硅砂与浓硫酸加热反应制的，萤石粉中的主要成分氟化钙与硅砂中的主要成分二氧化硅与浓硫酸加热反应生成制备氟硅酸的原料氟化氢和四氟化硅，主要反应为

硫酸钙微溶于水，会生成沉淀，氟化氢和四氟化硅在加热的条件下逸出，进入一个加入水的反应罐中，四氟化硅与氟化氢可以反应生成氟硅酸溶入水中，四氟化硅溶于水也可以反应生成氟硅酸，主要反应为，

2HF+SiF₄→H₂SiF₆

3H₂O+3SiF₄→2H₂SiF₆+H₂SiO3

控制反应罐内的温度为65-70℃，边搅拌边向反应罐中缓慢加入菱苦土，菱苦土中的主要成分氧化镁会与氟硅酸发生反应生成氟硅酸镁，定时测定合成液的pH值，当pH值为3-4时接近反应终点，主要反应为

H₂SiF₆+MgO→MgSiF₆+H₂O

氟硅酸镁易溶于水，可以过滤掉反应罐内的杂质，再真空浓缩，冷却结晶即可得到六水合氟硅酸镁粗晶，此时六水合氟硅酸镁粗晶中含有部分氢氟酸、氟硅酸、碘、氟化镁和硫酸，碘可以通过加热除去，将六水合氟硅酸镁粗晶再溶于水，过滤掉杂质，对母液进行真空浓缩，冷却重结晶，当氟硅酸镁的含量大于75％时，即可停止提纯，干燥后即可用于配置室内水泥地面专用固化剂的配方。配方中的硅酸钠，硅酸锂，和异构烷烃均通过商业购买获得。其中异构烷烃可以为异构十六烷或异构十二烷。

实施例二：

一种室内水泥地面专用固化剂，实施例二与实施例一的不同之处在于其具体配方中硅酸锂加入了84份。

实施例三：

一种室内水泥地面专用固化剂，实施例三与实施例一的不同之处在于其具体配方中硅酸钠加入了150份。

实施例四：

一种室内水泥地面专用固化剂，实施例四与实施例一的不同之处在于其具体配方中六水合氟硅酸镁加入了40份。

实施例五：

一种室内水泥地面专用固化剂，实施例四与实施例一的不同之处在于其具体配方中异构烷烃加入了7份。

以上五个配方的水溶液均进行了甲醛测试，实测结果为游离甲醛含有5mg/kg，而国家标准要求为≦100，因此完全符合国家的标准要求。

经过试验发现，实施例二中硅酸钠的含量相对实施例一的较少，硅酸锂占的比重变大，相对来说形成的干膜连续性相对差一些、附着力也有所降低。

实施例三中硅酸锂的含量相对实施例一的较少，硅酸钠占的比重较大，相对实施例一的配方，使用后水泥地面强度和耐磨性的提高有限，耐碱性和耐水性也相对差。

实施例四中六水合氟硅酸镁的含量增加，更有利于与水泥地面的活性成分发生反应，但是由于水泥地面中的活性成分有限，增加了六水合氟硅酸镁的量虽然提高了水泥地面的性能，但是提高的不是很明显，而且增加了成本，因此从经济效率的角度考虑，还是实施例一的配方更加优化。

实施例五中异构烷烃的比重增大，施工时对水泥地面的保湿效果更加明显，但是实施例一中室内水泥地面专用固化剂与水泥地面的反应已经足够充分，无需再增加成本增加异构烷烃的量，因此从经济效率的角度考虑，还是实施例一的配方更加优化。

经过实验测试发现，实施例一的配方综合效果更好，实施例一的配方各项具体测试结果如下：

表一实施例一的配方按GB9966.1-2001、GB9966.2-2001、GB/T16925-1997国家标准进行检测的结果。

从表一中可以看出实施例一的配方均达到了国家规定的技术指标，可以很大的提高水泥地面的抗折强度、抗压强度、耐磨度程度和莫氏硬度，延长水泥地面的使用寿命。

另外参照JG/T902-2002，实施例一的配方标准状态的渗透性为0.2mm，且无水迹无变色，国家标准为≦2mm，远远好于国家标准，使固化后的水泥地面防水性良好。

对未使用室内水泥地面专用固化剂的水泥地面和使用了实施例一配方的水泥地面分别进行随机抽样检测得到如表二的数据。

表二参照JG/T906-2002，对未使用室内水泥地面专用固化剂的样品作为基准和使用了实施例一的配方对比样品进行了磨槽深度的检测。其中基准1、基准2和基准3为随机取的三个基准样品，样品1、样品2和样品3同样为随机选取的三个对比样品。

从表二中可以看出使用了室内水泥地面专用固化剂对比样品磨槽深度相对于未使用室内水泥地面专用固化剂的基准磨槽深度减小了约50％，说明经室内水泥地面专用固化剂处理后的地面硬度和耐磨程度都有了显著的提高。

通过反复实验发现，当室内水泥地面专用固化剂中含有质量分数为58％的硅酸钠，质量分数为33％份硅酸锂，8％六水合氟硅酸镁(质量分数≥75％)和1％异构烷烃的时候，既实施例一的配方，相对于未处理的水泥地面，处理后的地面耐磨程度比处理前的地面增强60％；磨损硬度增加50％，硬化7天后增加60％、抗冲击程度增加20％；粘结力比环氧树脂增加17％；防渗透性仅为0.2mm；可以防渗水、渗油、止滑，水分流失；且处理过的基面很难产生粉尘。

实施例六

一种室内水泥地面专用固化剂使用方法，使用时先将室内水泥地面专用固化剂先与水混合，溶解完全后再使用。而且根据水泥地面的情况，水和室内水泥地面专用固化剂的体积比为3-6，当水泥地面的质量相对较差时，将水和室内水泥地面专用固化剂的体积比调整为3，室内水泥地面专用固化剂刚好溶解完全，达到室内水泥地面专用固化剂的饱和溶解度，既尽量避免了室内水泥地面专用固化剂的浪费，也能尽量改善水泥地面的情况；当水泥地面的质量相对较好时，可以适当调大水和室内水泥地面专用固化剂的体积比，但比重不宜超过6，这样可以尽量避免水分过多时反应时间过长影响反应进程。

本发明中的室内水泥地面专用固化剂能够专门用于室内水泥地面的固化，专一性好，室内水泥地面专用固化剂能与水泥地面更充分的反应，生成了很多硅凝胶晶体，这些硅凝胶经水化变成坚固、透气、簇状的物质充满混凝土表面下的毛细孔隙，提高了地面的耐磨程度和硬度；该固化剂为水溶性固化剂，节能环保，无污染，尽量避免了工人施工的时候对身体的危害。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种室内水泥地面专用固化剂，其特征在于：固化剂为干粉状，包含组分硅酸钠、硅酸锂、六水合氟硅酸镁和异构烷烃;

其中所述固化剂具体含有硅酸钠的质量分数为50%-65%，硅酸锂的质量分数为20%-40%，六水合氟硅酸镁的质量分数为8%-20%，异构烷烃的质量分数为1%-3%;

当异构烷烃的比重增大，施工时对水泥地面的保湿效果明显;

其中所述六水合氟硅酸镁的反应步骤如下:由萤石粉和硅砂与浓硫酸加热反应制得氟硅酸，萤石粉中的主要成分氟化钙与硅砂中的主要成分二氧化硅与浓硫酸加热反应生成制备氟硅酸的原料氟化氢和四氟化硅，主要反应式为:

硫酸钙微溶于水，会生成沉淀，氟化氢和四氟化硅在加热的条件下逸出，进入一个加入水的反应罐中，四氟化硅与氟化氢可以反应生成氟硅酸溶入水中，氟化硅溶于水也反应生成氟硅酸，主要反应式为:

2HF+SiF₄→H₂SiF₆

3H₂O+3SiF₄→2H₂SiF₆+H₂SiO₃

控制反应罐内的温度为65-70℃，边搅拌边向反应罐中缓慢加入菱苦土，菱苦土中的主要成分氧化镁会与氟硅酸发生反应生成氟硅酸镁，定时测定合成液的pH值，当pH值为3-4时接近反应终点，主要反应式为:

H₂SiF₆+MgO→MgSiF₆+H₂O

氟硅酸镁易溶于水，以过滤掉反应罐内的杂质，再真空浓缩，冷却结晶即得到六水合氟硅酸镁粗晶，此时六水合氟硅酸镁粗晶中含有部分氢氟酸、氟硅酸、碘、氟化镁和硫酸，碘通过加热除去，将六水合氟硅酸镁粗晶再溶于水，过滤掉杂质，对母液进行真空浓缩，冷却重结晶，当氟硅酸镁的含量大于75％时，即可停止提纯;

所述六水合氟硅酸镁中重结晶内的氢氟酸有利于硅酸锂的凝胶成膜。

2.根据权利要求 1 所述的室内水泥地面专用固化剂，其特征在于：所述六水合氟硅酸镁中还含有硅酸;异构烷烃为异构十六烷或异构十二烷。

3.根据权利要求 1 所述的室内水泥地面专用固化剂，其特征在于：所述固化剂中含有质量分数为 58%的硅酸钠、质量分数为 33%的硅酸锂、8%六水合氟硅酸镁和 1%异构烷烃。

4.根据权利要求 1 所述的室内水泥地面专用固化剂，其特征在于：所述室内水泥地面专用固化剂中含有质量分数为 56%的硅酸钠、质量分数为32%的硅酸锂、11%六水合氟硅酸镁和 1%异构烷烃。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的室内水泥地面专用固化剂的使用方法，其特征在于：使用时先将所述固化剂与水混合成溶液，溶解完全后再使用，将所述溶液倒在水泥地面上。

6.根据权利要求 5 所述的使用方法，其特征在于：使用时，水和所述固化剂的体积比值为 3-6。

7.根据权利要求 5 所述的使用方法，其特征在于：使用时，水和所述固化剂的体积比值为 3。