CN108585946A - 一种环保水性地下混凝土表面保护液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了环保水性地下混凝土表面保护液及其制备方法，该保护液为氢氧化钙和有机硅复合性水性溶液。针对该保护液可通过如下步骤完成制备：将有机硅溶液与二氧化碳进行催化反应；进行静止；加入氢氧化钙溶液混合形成保护液。本发明提供的保护液可作为在地下混凝土表面保护液，用于提高混凝土表面密实度，阻挡水分、酸性气体、盐类对混凝土侵蚀，从而达到提高混凝土耐久性的目的。

Description

一种环保水性地下混凝土表面保护液及制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土，具体涉及混凝土的表面保护液体及技术。

背景技术

地下混凝土对建筑物安全和功能至关重要。地下混凝土环境类别按《建筑物抗震构造详图11G329》划分为七类，目前，对地下混凝土采用的保护措施有：

1、对处于受除冰盐影响或与腐蚀性液体接触等三类至五类环境的混凝土表面，采用刷环氧涂料、沥青涂料、聚氨酯涂料等溶剂型涂料。溶剂性涂料耐候性和耐化学性能优良，但挥发性溶剂对环境和施工人员有害，费用高。

2、对有装饰性要求的混凝土表面(如内墙面)，采用刷丙烯酸乳胶漆或抹水泥砂浆面层。乳胶漆或水泥砂浆对混凝土表面能起到较好的保护作用，但工艺复杂，费用较高，不适用其它庞大复杂的地下混凝土表面。

但对于大多数处于一类至二类环境，即与无侵蚀性水或土壤直接接触的混凝土，普遍认为：混凝土本身能满足设计使用年限要求的安全性、耐久性和使用功能。因此表面一般不做保护，仅通过混凝土自身确保安全功能。导致建设、设计、施工单位不积极采用新技术、新材料来进行混凝土表面保护，进一步提高地下混凝土安全性、耐久性和使用功能。

基础、地下室墙、水池池壁等混凝土表面，长期存于土壤接触的潮湿环境。经调研和有关文献指出：混凝土表面有肉眼看不到的水化后产生的孔隙和因温差和收缩产生的裂纹，土壤中外部自由水可进入混凝土产生的冻融、电化学反应等破坏，酸性气体、盐类会长期持续接触和进入混凝土内部进行侵蚀，对结构安全、使用功能和的耐久性造成影响。导致许多地下混凝土建筑无法达到使用年限。

再者，因地下混凝土体积庞大、多是竖向结构，洒水不宜操作、水分流失较快；间断浇水会导致混凝土表面干湿交替产生不利影响；加上基础为避免长时间暴露和影响后续施工，需要及时覆盖。一般来讲，地下混凝土养护比梁板养护条件和状态较差。因此，更应对地下混凝土表面采用保护措施。

因此，针对大多数处于一类至二类环境的地下混凝土，即与无侵蚀性水或土壤直接接触的混凝土，迫切需要一种有效提高庞大复杂地下混凝土表面密实度，阻挡水分、酸性气体、盐类对混凝土侵蚀，且使混凝土内部保持干燥不易发生冻融破坏，环保无毒害，容易施工、性价比较高的混凝土表面保护液。

发明内容

针对现有处于一类至二类环境的地下混凝土，即与无侵蚀性水或土壤直接接触的混凝土保护方案所存在的问题，需要一种新的混凝土表面技术。

为此，本发明所要解决的问题是提供一种环保水性地下混凝土表面保护液及制备方法。以有效提高处于一类至二类环境的地下混凝土表面密实度、阻挡水分、酸性气体、盐类对混凝土侵蚀；对毛细孔不封死，混凝土水气容易散出而内部保持干燥；碱性对钢筋钝化无腐蚀；不因参与混凝土水化反应而引起碱性骨料反应；且环保对土壤环境和操作人员无害；采用刷涂或喷涂，对复杂地下混凝土容易施工；价格低廉性价比高。

为了解决上述问题，本发明提供的环保水性地下混凝土表面保护液，所述保护液为氢氧化钙和有机硅复合性水性溶液。

进一步的，所述保护液包括如下重量份的组分：

氢氧化钙 12-13份；

有机硅溶液 25-30份；

分散介质 100-120g份。

进一步的，所述有机硅为甲基硅醇钠。

进一步的，所述有机硅与二氧化碳作用并形成高分子网状的硅树脂膜。

进一步的，所述高分子网状的硅树脂膜可在混凝土表面构成一层不封闭毛细孔的憎水层。

进一步的，所述分散介质为水。

为了解决上述问题，本发明提供的环保水性地下混凝土表面保护液的制备方法，包括：

将有机硅溶液与二氧化碳进行催化反应，形成甲基硅醇和甲基硅醇钠混合溶液；

进行静止；

使用时，加入氢氧化钙溶液混合形成保护液。

进一步的，所述二氧化碳可由煤基合成油项目产生的二氧化碳废气净化形成。

进一步的，机硅溶液与二氧化碳进行不完全反应。

本发明提供的保护液可作为处于一类至二类环境的地下混凝土表面保护液，可用于提高地下建筑物(基础、地下室墙、水池)混凝土表面密实度；阻挡水分、酸性气体、盐类对混凝土侵蚀；对毛细孔不封死，混凝土水气容易散出而内部保持干燥；碱性对钢筋钝化无腐蚀，不因参与混凝土水化反应而引起碱性骨料反应；采用刷涂或喷涂，对复杂地下混凝土容易施工；价格低廉性价比高。

再者，本发明提供的保护液为水溶性有机、无机复合溶液，对土壤环境和施工人员无毒、无害，且可利用二氧化碳废气，实现净化后重复二次使用。具有良好市场前景，符合国家节能、环保、循环经济产业政策，推广前景广阔。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中环保水性地下混凝土表面保护液的制备流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

其中，降低混凝土耐久性的因素包括：混凝土内部水化后产生的空隙；混凝土因温差和收缩产生的肉眼看不见的裂纹；土壤中外部自由水可进入混凝土产生的冻融、电化学反应等破坏；酸性气体、盐类长期持续接触、侵蚀混凝土内部等。

据此，为提高该类混凝土耐久性效果，本方案通过采用氢氧化钙和有机硅复合性水性溶液来形成混凝土表面保护液，该保护液无毒、无刺激、无污染；能够很好的作用于混凝土表面，能有效弥补小裂纹，与基材永久结合；能使混凝土表面具有憎水性，大幅降低混凝土的毛细吸水率、降低氯离子侵蚀和冻融破坏；且具有透气性，混凝土内部水气能散发出来，表面涂层不会起泡鼓、龟裂、剥落；不对混凝土的外观造成影响；还可提高表层密实度强度、延长使用寿命。

具体的，本保护液中的氢氧化钙溶液属于碱性水溶液，混凝土在水化反应时，因水泥与水作用形成水化硅酸钙(nCaO·SiO₂·mH₂O)和氢氧化钙ca(OH)₂，水化硅酸钙等水化产物稳定存在需要一个持续的碱性介质环境，孔隙溶液的ca(OH)₂恰好提供了这个碱性环境条件。但是由于碳化、硫酸盐反应、养护环境等影响，ca(OH)₂浓度将会下降，此时补充ca(OH)₂溶液，能提高表层孔隙的碱性浓度，促进水化反应。且补充ca(OH)₂溶液水化形成碳酸钙晶体，属非溶解性钙盐，会堵塞部分毛细孔道，填充混凝土表层对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞，减少裂纹的发生，促进微裂纹自愈，提高抗渗性能和抗碳化性能。

再者，本保护液中的有机硅溶液主要成分为甲基硅醇钠(CH₃H₂SiONa)，其由甲基，硅，钠，氧等组成，在空气中的二氧化碳和水分子的作用下生成甲基硅醇，生成物甲基硅醇含有极性基因—OH，易生成氢键。氢键的形成影响着甲基硅醇的性质，使它的沸点较高(110℃)，且耐低温(-45℃)。同时，溶液中存在水解反应，这个反应的结果使溶液呈碱性(PH＝12～13)。甲基硅醇在该碱性环境中进一步缩聚，分子间脱水，生成甲基氧烷和水，其中甲基硅醇为非电解质，油液状憎水物。反应继续生成枝壮链，在混凝土表面会与水汽反应脱醇生成了一层极薄的高分子网状的硅树脂憎水层，与混凝土材料形成稳定的共价键链接，由此在混凝土表面构成一层不封闭毛细孔的憎水层，液态水无法通过毛细管渗入，但是水蒸气仍然可以从毛细孔中扩散出来，使混凝土不仅具有憎水性而且具有透气性，混凝土表面不能再被水浸湿，大幅降低混凝土的毛细吸水率、降低氯离子侵蚀和冻融破坏。同时还填补了混凝土中的微孔隙，能有效弥补小裂纹，与基材永久结合，使混凝土微观结构致密，提高了混凝土的耐久性。使混凝土的抗渗、耐久性等得到综合改善。

此外，氢氧化钙溶液和甲基硅醇钠混合后，氢氧化钙溶液还可为甲基硅醇钠继续提供赖以生存的碱性环境，促进生成混凝土保护液。

据此原理，本方案中给出了保护液的一种配方，其具体包含如下重量份数的成分：

氢氧化钙 12-13份；

有机硅溶液 25-30份；

分散介质 100-120g份；

这里的分散介质为水。

由此构成以水为分散介质，氢氧化钙和有机硅复合性水性保护溶液。

针对由上述组分按照相应配比构成的环保水性地下混凝土表面保护液，本方案还提供对应的制备方法，该制备过程分为三个阶段(参见图1)：

将有机硅溶液与二氧化碳进行催化反应，形成甲基硅醇和甲基硅醇钠混合溶液；该步骤中的机硅溶液与二氧化碳之间进行不完全反应，而采用的二氧化碳可由煤基合成油项目产生的二氧化碳废气净化形成，进一步提高节能、环保效果。

进行静止，将形成的混合溶液放置在敞口容器内1至2天，释放溶液内的CO₂气体后，装入塑料容器内进行常规材料储存；

使用时，按本方案和氢氧化钙溶液混合形成保护液。

据此形成的环保水性地下混凝土表面保护液，可用清洁的农用喷雾器或排刷在干燥的基面施工，施工简便，成本。具体的施工过程如下：

混凝土结束洒水养护后，表面应干燥至手摸不潮湿后，便可进行开始刷(喷)涂。使用前要认真清理基面，浮尘、苔斑清理干净，裂纹(≤0.2mm裂纹不做处理)、孔洞等要预先进行密封和修补，嵌填密实。

使用时将养护液，用清洁喷雾器或排刷在干燥的基面纵横连续施工三遍，中间不要间歇，施工后24小时不得受雨水侵袭，气温5℃以下停止施工。常温下24小时即有憎水效果，一周后效果更佳，冬季固化时间较长。

由此可见，整个施工过程简单便捷，且施工成本低，实用性强。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

本实例中涉及某厂外事故水池，用于储存污水，池壁长度72m，属于超长混凝土结构，采用C30P6参有外加剂的泵送混凝土。

针对该超长混凝土结构的水池，其中4^#水池采用传统洒水养护方式，导致墙壁出现0.2mm以下裂纹和细小孔隙，且泼水检查表面吸水率较高，容易受污水侵蚀导致耐久性降低。

据此，针对第3^#水池采用本方案提供的环保水性地下混凝土表面保护液，该保护液由以下重量份的组分组成：

氢氧化钙 12份；

有机硅溶液 25份；

分散介质水 100份；

针对该保护液，通过清洁的喷雾器在干燥的基面施工，具体的施工过程如下：

混凝土结束洒水养护后，表面干燥至手摸不潮湿后清理基面。

接着，用清洁的农用喷雾器结合排刷在干燥的基面，纵横连续施工三遍，中间不要间歇，施工后24小时未受雨水侵袭，气温在5-17℃。

同时，第2^#水池采用本方案提供的环保水性地下混凝土表面保护液，该保护液由以下重量份的组分组成：

氢氧化钙 13份；

有机硅溶液 30份；

分散介质水 120份。

针对该保护液，通过清洁的喷雾器在干燥的基面施工，具体的施工过程如下：

混凝土结束洒水养护后，表面干燥至手摸不潮湿后清理基面。

接着，用清洁的农用喷雾器结合排刷在干燥的基面，纵横连续施工三遍，中间不要间歇，施工后24小时未受雨水侵袭，气温在7-19℃。

再者，第1^#水池采用本方案提供的环保水性地下混凝土表面保护液，该保护液由以下重量份的组分组成：

氢氧化钙 12份；

有机硅溶液 20份；

分散介质水 110份。

针对该保护液，通过清洁的喷雾器在干燥的基面施工，具体的施工过程如下：

混凝土结束洒水养护后，表面干燥至手摸不潮湿后清理基面。

接着，用清洁的农用喷雾器结合排刷在干燥的基面，纵横连续施工三遍，中间不要间歇，施工后24小时未受雨水侵袭，气温在9-24℃。

针对上述1^#、2^#、3#、水池，采用本方案提供的保护液进行养护的，混凝土细小裂纹和孔隙控制取得明显效果，能有效提高混凝土抗渗性和耐久性。

由上述实例可知，本发明提供保护液可用于与无侵蚀性水或土壤直接接触的混凝土表面，且无设计要求；即根据《建筑物抗震构造详图11G329-1》环境类别为二a、二b基础混凝土表面。可有效减少混凝土裂纹，提高混凝土表层密度和耐久性能特点，具有效果显著、透气性好、价廉物美、省工省力等优点，具有良好市场前景，符合国家节能、环保、循环经济产业政策，推广前景广阔。

在实际应用过程中，具有如下优点：

1、效果显著：

本溶液不含(甲醇、苯、稀料类)，显碱性，易与二氧化碳作用并形成高分子网状的硅树脂膜。防水性能好、寿命长、防污染，碱性对钢筋钝化无腐蚀，适用防水基层裂纹不超过0.2mm混凝土表面保护。

2、透气性强：

由于有机硅具有很低的表面张力，因而喷涂在基层表面时，能轻松扩散并很快侵入其内部，结成一道隐形防水保护层，对建筑物毛细孔不封死，基质中留存的潮气可向外散发，而外部的雨水由于水分子太大不会渗入内部，有效提高混凝土耐久性。

3、不改变混凝土本身性能：

与掺在混凝土内保护液相比，不会增加混凝土原材料的碱性导致碱性骨料反应。尤其是泵送混凝土，由于本身已添加泵送剂、缓凝剂等外加剂，如果再掺保护液可能引起混凝土性能改变，需谨慎适配。而从外部喷洒保护液可避免此类现象发生。

4、性价比较高：

有机硅溶液和石灰价格低廉，因其为水性保护剂，只需关键部位进行细部处理，大面积喷涂即可完成施工。每千克市场参考价格为3.5元，每千克可喷涂混凝土面6㎡左右，一人一天能喷洒300-400平米，省工省力，大大提高了劳动效率，将有广阔的市场前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述保护液为氢氧化钙和有机硅复合性水性溶液。

2.根据权利要求1所述的环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述保护液包括如下重量份的组分：

氢氧化钙 12-13份；

有机硅溶液 25-30份；

分散介质 100-120g份。

3.根据权利要求1或2所述的环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述有机硅为甲基硅醇钠。

4.根据权利要求1或2所述的环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述有机硅与二氧化碳作用并形成高分子网状的硅树脂膜。

5.根据权利要求4所述的环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述高分子网状的硅树脂膜可在混凝土表面构成一层不封闭毛细孔的憎水层。

6.根据权利要求2所述的环保水性地下混凝土表面保护液，其特征在于，所述分散介质为水。

7.环保水性地下混凝土表面保护液的制备方法，其特征在于，包括：

将有机硅溶液与二氧化碳进行催化反应，形成甲基硅醇和甲基硅醇钠混合溶液；

进行静止；

使用时，加入氢氧化钙溶液混合形成保护液。

8.根据权利要求7所述的环保水性地下混凝土表面保护液的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳可由煤基合成油项目产生的二氧化碳废气净化形成。

9.根据权利要求7所述的环保水性地下混凝土表面保护液的制备方法，其特征在于，机硅溶液与二氧化碳进行不完全反应。