CN109912248B - 一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土耐久性防护方法，包括如下步骤：第一步，对混凝土表面实施冲洗；第二步，在所述潮湿的混凝土表面处喷涂A剂材料或者交替喷涂B剂材料和A剂材料；第三步，重复所述第二步。本发明的有益效果是：纳米级活性硅酸盐渗透到混凝土表层一定深度范围内，与混凝土中的游离钙离子反应生成C‑S‑H结晶体，提高混凝土表层一定深度范围内的密实度，修复混凝土表层一定深度范围的毛细孔、孔隙、微细裂缝等缺陷从而有效提高混凝土的耐久性。而且未反应的活性纳米硅酸盐物质具有永久活性，在混凝土遇到水份以后能恢复反应活性，继续与混凝土内游离钙离子反应快速生成C‑S‑H结晶体，实现混凝土耐久性防护的永久性。
Description
技术领域
本发明涉及无机类混凝土耐久性防护及修复材料技术领域，更具体地说涉及一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料及其使用方法。
背景技术
过去三十年是我国经济快速发展期，更是基础工程建设、各领域重点工程建设的高速发展期，如市政工程、交通桥梁隧道、水利水电大坝工程、港口工程等，随着国家城镇化的完善，我国主要工程建设高峰期已过，基本处于高速建设阶段后期，而其中混凝土是工程建筑(构)物的主体。据统计，国内目前既有混凝土建筑约724.08亿m2，使用超过30年约有295.8亿m2，占40％；公路桥梁数量已超过80万座，使用年限超过30年已超25万座；水利水电水库大坝约有86000多,约70％座以上水库大坝建设年限超过或接近30年。
由于多种原因导致混凝土建筑物的寿命因为混凝土材料的耐久性问题开始受到严重威胁，并开始显示出突出问题。国家从工程院开始，逐渐重视各领域工程混凝土的耐久性防护问题，国家层面已经准备立项通过专业研究院、大学来研究新型高性能混凝土耐久性防护材料和技术，或引进国家上先进的新型混凝土耐久性防护材料。因此，新型高性能混凝土耐久性防护及修复材料是未来十几年国内一个新技术法杖方向、市场需求量大、国家大力支持的重要技术之一，其直接经济价值和间接社会价值都会十分巨大。
目前国内市场的混凝土耐久性提高，主要有两个方面工作：其一，就是从混凝土材料技术本身解决，主要是从混凝土原材料优化、混凝土配合比优化、混凝土多掺粉体技术、混凝土外加剂技术发展、混凝土浇筑施工技术提高等方面；其二，就是从混凝土表面防护技术解决，主要环氧树脂涂料材料、聚脲树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸酯乳液涂料、水泥基渗透结晶型防水材料等方面。就第二方面技术来说，作为混凝土耐久性防护材料技术方面，目前所采用的技术都存在防护材料本体及防护材料与混凝土的结合两个方面都存在老化不耐久的严重技术问题，导致在混凝土防护技术方面目前还没有更好的技术手段。
而无机水性纳米改性硅酸盐类渗透结晶并永久性活性的混凝土防护及修复技术是近十年来欧美及日本快速发展起来的一种新型、环保、与混凝土本体一体化具有耐久性并提高混凝土耐久性的防护材料技术，与目前的传统防护材料是在混凝土表面只“穿一套外衣”的耐久性防护技术具有根本性的不同。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料及其喷涂方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种混凝土耐久性防护方法，包括如下步骤：
第一步，对混凝土表面实施冲洗；
第二步，在所述潮湿的混凝土表面处喷涂A剂材料或者交替喷涂B剂材料和A剂材料；
所述A剂材料各组分的份数为：硅酸钠5-30份、硅酸钾5-20份、表面活性剂0.05-0.5份、反应延迟剂0.1-1份、还原剂0.1-0.5份、反应促进剂0.1-2份、抗冻结剂0.01-0.5份、金属离子封锁剂0.1-1份、表面强化剂0.1-1份、防锈剂0.1-0.5份、去离子水40-70份；
所述B剂材料各组分的份数为：氢氧化钙5-30份、表面活性剂0.05-1份、氢氧化钠5-30份、去离子水40-80份。
进一步，所述第二步中喷涂的具体步骤包括：步骤一，喷涂A剂材料；步骤二，待所述步骤一的A剂材料变干后喷涂第二遍A剂材料。
进一步，所述第二步中喷涂的具体步骤包括：步骤一，喷涂B剂材料；步骤二，待所述步骤一的B剂材料表干后喷涂A剂材料；步骤三，重复所述步骤一、所述步骤二。
进一步，所述A剂中的表面活性剂为伯醇、仲醇、十二烷基三甲基氨氯、咪唑啉类、聚氧乙烯十三烷基醚或蓖麻油聚氧化乙烯醚酯类中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的反应延迟剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂。
进一步，所述A剂材料中的反应促进剂为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的抗冻结剂为碳酸盐类。
进一步，所述A剂材料中的金属离子封锁剂为偏磷酸钠。
进一步，所述A剂材料中的表面强化剂为氟化镁或氯化镁。
进一步，所述A剂材料中的防锈剂为二氨基银络合物或胺基醇碱金属类。
进一步，所述B剂材料中的表面活性剂为指三乙醇胺。
一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，由A剂与B剂配合使用组成，其中，所述A剂材料各组分的份数为：硅酸钠5-30份、硅酸钾5-20份、表面活性剂0.05-0.5份、反应延迟剂0.1-1份、还原剂0.1-0.5份、反应促进剂0.1-2份、抗冻结剂0.01-0.5份、金属离子封锁剂0.1-1份、表面强化剂0.1-1份、防锈剂0.1-0.5份、去离子水40-70份；所述B剂材料各组分的份数为：氢氧化钙5-30份、表面活性剂0.05-1份、氢氧化钠5-30份、去离子水40-80份。
进一步，所述A剂中的表面活性剂为伯醇、仲醇、十二烷基三甲基氨氯、咪唑啉类、聚氧乙烯十三烷基醚或蓖麻油聚氧化乙烯醚酯类中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的反应延迟剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂。
进一步，所述A剂材料中的反应促进剂为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种。
进一步，所述A剂材料中的抗冻结剂为碳酸盐类。
进一步，所述A剂材料中的金属离子封锁剂为偏磷酸钠。
进一步，所述A剂材料中的表面强化剂为氟化镁或氯化镁。
进一步，所述A剂材料中的防锈剂为二氨基银络合物或胺基醇碱金属类。
进一步，所述B剂材料中的表面活性剂为指三乙醇胺。
本发明的有益效果为：一种无机水性纳米改性的硅酸盐溶液渗透入混凝土表面一定深度范围内并结晶固结生成C-S-H充填混凝土表层孔隙或毛细孔隙，从而提高混凝土长期耐久性。而且这种无机水性纳米改性的硅酸盐溶液渗透入混凝土表层深度后，未反应结晶的部分材料随着水份挥发后停留在混凝土孔隙或毛细孔隙中，再遇到外来的水后能再次溶解仍具有活性与游离钙离子生成结晶体C-S-H充填新的孔隙或毛细孔隙，提高混凝土的致密性、强度从而提高混凝土的耐久性。因此，可以实现混凝土建筑物在运行中由于多种原因导致细微裂隙的发生后，在遇到水份以后，混凝土保留的未反应的活性纳米改性的硅酸盐物质能继续与附近的游离钙离子反应快速生成C-S-H结晶体迅速填充满细微裂隙，从而恢复混凝土整体性，避免因为微细裂隙导致大的裂隙缺陷，或因为裂隙产生导致渗漏水内部钙质溶蚀等引起混凝土劣化的耐久性问题发生。其中A剂材料是纳米改性硅酸盐复合溶液，而B剂材料是纳米改性的络合钙离子溶液。对于较新的混凝土耐久性使用直接喷涂A剂材料，而对于已经出现耐久性问题的老旧混凝土则需要B剂材料和A剂材料配合使用，以提供老旧混凝土内部游离的钙离子的缺失，促进A剂材料渗透后的有效反应。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
应用于新混凝土建筑物防水及耐久性防护的使用方法为：首先用高压水对混凝土表面实施冲洗，待混凝土表面处于潮湿状态即可喷涂第一遍A剂材料，按照每平米用量为200-300ml，待第一遍喷涂后混凝土基本表干即可喷涂第二遍A剂材料，按照每平米用量为100-200ml。第二遍喷涂后24小时混凝土表面就不需要特殊养护和保护，如雨淋、蓄水等，即完成了混凝土建筑物表面有效防水及耐久性防护。
应用于旧混凝土建筑物的耐久性防护的使用方法：首先采用高压水对混凝土表面实施冲洗，待混凝土表面处于潮湿状态即可喷涂第一遍B剂材料，按照每平米用量为250ml，待第一遍B剂材料喷涂后混凝土表干以后即可喷涂第一遍A剂材料，按照每平米用量为250ml。第一遍A剂材料喷涂后混凝土表干以后再实施第二遍B剂材料的喷涂，第二遍B剂材料喷涂后混凝土表干以后再实施第二遍A剂材料的喷涂，之后24小时以后混凝土表面就不需要特殊养护和保护，如雨淋、蓄水等，即完成了旧混凝土建筑物表面有效耐久性防护使用。
对于已经劣化的旧混凝土因为内部由于碳化问题、裂隙渗漏水钙质溶蚀、冻融破坏出现新的微细裂隙等耐久性问题下，配套的材料B剂能提供一种碱性钙离子络合物渗透到混凝土内部提高有效的游离钙离子，从而实现无机水性纳米改性的硅酸盐溶液渗透入混凝土后，不会因为已经劣化的旧混凝土缺少游离的钙离子而无法发生反应生成C-S-H结晶体失去应有的效能。可是实现先喷洒B剂，再喷涂A剂材料，实现对已经劣化的混凝土有效性提高表层一定深度范围内(至少40mm深度)致密性、提高防水性、恢复并提高表层强度从而实现提高旧混凝土的寿命。
为了实现上述目的，本发明提供一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其包括A剂、B剂两种材料，其中：
所述A剂含有硅酸钠5-30份，硅酸钾5-20份，表面活性剂0.05-0.5份，反应延迟剂0.1-1份，还原剂0.1-0.5份，反应促进剂0.1-2份，抗冻结剂0.01-0.5份，金属离子封锁剂0.1-1份，表面强化剂0.1-1份，防锈剂0.1-0.5份，去离子水40-70份。其中B剂中重量份的有氢氧化钙5-30份，表面活性剂0.05-1份，氢氧化钠5-30份，去离子水40-80份。
进一步，所述A剂中的表面活性剂为伯醇、仲醇、十二烷基三甲基氨氯、咪唑啉类、聚氧乙烯十三烷基醚或蓖麻油聚氧化乙烯醚酯类中的任一种，伯醇、仲醇可以优选为乙醇或异丁醇；
进一步，所述A剂中的反应延迟剂，优选地为硼酸盐类、氢氧化钠、氢氧化钾中；
进一步，所述A剂中的还原剂，优选地为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂；
进一步，所述A剂中的反应促进剂，为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类，无机卤化物盐类离子液优选地为氯化铵或氟化铵或氯化钠；
进一步，所述A剂中的抗冻结剂为碳酸盐类，优选地为碳酸钠或碳酸钾；
进一步，所述A剂中的金属离子封锁剂为偏磷酸钠；
进一步，所述A剂中的表面强化剂为氟化镁或氯化镁；
进一步，所述A剂中的防锈剂为二氨基银络合物或胺基醇碱金属类。
B剂中含有碱性钙离子络合物5-30份，表面活性剂0.05-1份，氢氧化钠5-30份，去离子水40-70分；所述的B中的表面活性剂为三乙醇胺。
实施例1
A剂材料制备：称量十二烷基三甲基氨氯0.07份，硼酸钠0.15份，硫代硫酸钠0.3份，氯化铵0.15份，碳酸钾0.2份，偏磷酸钠0.15份，氟化镁0.15份，氨基醇钠0.35份，去离子水60份等，在1000-2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入硅酸钠溶液23份，硅酸钾溶液15份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止。
本实施例所制备的无机水性纳米改性的硅酸盐渗透结晶型混凝土防水及耐久性防护修复材料A剂材料应用于新混凝土(为明显出现耐久性问题，如表面泛白泛黄、细裂缝较多、表面出现浆皮脱落、表面出现赭红色绣水外溢等)表面防护以后，应用前后的混凝土耐久性性能改变如下：
表1实施例1所制备的A剂材料应用于新混凝土建筑物前后耐久性性能提高数值表
从上表1可以看出，使用A剂材料后混凝土的表面抗压强度90天龄期提高10％多，180天龄期提高29％，说明使用了A剂材料提高了混凝土表面的密实度，因此抗压强度提高较大。28d干缩降低了23％以上，较大地提高的混凝土早期体积稳定，有效避免混凝土因早期干缩而导致微细裂缝的产生，大大提高了混凝土未来的耐久性。使用A剂材料后碳化深度降低约50％、氯离子渗透深度从降低50％左右，都是直接提高了混凝土的抵抗碳化侵蚀能力和抵抗氯离子渗透而对混凝土内部钢筋的腐蚀可能性。按照国家及行业标准规定抗冻融性能以质量损失率小于5％、相对动弹模量不低于50％为评价依据，使用A剂材料后抗冻性能得到较大的改善，抗冻融破坏次数提高一个等级。
实施例2
A剂材料制备：称量十二烷基三甲基氨氯0.05份，硼酸钠0.10份，硫代硫酸钠0.1份，氯化铵0.10份，碳酸钾0.15份，偏磷酸钠0.10份，氟化镁0.1份，氨基醇钠0.15份，去离子水60份等，在1000-2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入硅酸钠溶液20份，硅酸钾溶液18份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止。
本实施例所制备的无机水性纳米改性的硅酸盐渗透结晶型混凝土防水及耐久性防护修复材料A剂材料应用于新混凝土(为明显出现耐久性问题，如表面泛白泛黄、细裂缝较多、表面出现浆皮脱落、表面出现赭红色绣水外溢等)表面防护以后，应用前后的混凝土耐久性性能改变如下：
表2实施例2所制备的A剂材料应用于新混凝土建筑物前后耐久性性能提高数值表
实施例3
A剂材料制备：称量十二烷基三甲基氨氯0.05份，硼酸钠0.10份，硫代硫酸钠0.1份，氯化铵0.10份，碳酸钾0.15份，偏磷酸钠0.10份，氟化镁0.1份，氨基醇钠0.15份，去离子水60份等，在1000-2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入硅酸钠溶液20份，硅酸钾溶液18份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止。
B剂材料制备：称量三乙醇胺0.13份，氢氧化钠15份，去离子水60分，在1000～2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入氢氧化钙溶液30份，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止。
本实施例所制备的无机水性纳米改性的硅酸盐渗透结晶型混凝土防水及耐久性防护修复材料A剂材料和B剂材料应用于新混凝土和旧混凝土表面防护以后，应用前后的混凝土耐久性性能改变如下：
表3实施例3所制备的A剂材料和B剂材料应用于旧混凝土建筑物前后耐久性性能表
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (20)
1.一种混凝土耐久性防护方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，对混凝土表面实施冲洗；
第二步，在所述潮湿的混凝土表面处喷涂A剂材料或者交替喷涂B剂材料和A剂材料；
所述A剂材料各组分的份数为：硅酸钠5-30份、硅酸钾5-20份、表面活性剂0.05-0.5份、反应延迟剂0.1-1份、还原剂0.1-0.5份、反应促进剂0.1-2份、抗冻结剂0.01-0.5份、金属离子封锁剂0.1-1份、表面强化剂0.1-1份、防锈剂0.1-0.5份、去离子水40-70份，其中，
所述A剂中的表面活性剂为十二烷基三甲基氨氯，将所述表面活性剂、反应延迟剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、金属离子封锁剂、表面强化剂、防锈剂以及去离子水在1000-2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入所述硅酸钠和所述硅酸钾，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止，得到所述A剂材料；
所述B剂材料各组分的份数为：氢氧化钙5-30份、表面活性剂0.05-1份、氢氧化钠5-30份、去离子水40-80份。
2.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述第二步中喷涂的具体步骤包括：步骤一，喷涂A剂材料；步骤二，待所述步骤一的A剂材料变干后喷涂第二遍A剂材料。
3.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述第二步中喷涂的具体步骤包括：步骤一，喷涂B剂材料；步骤二，待所述步骤一的B剂材料表干后喷涂A剂材料；步骤三，重复所述步骤一、所述步骤二。
4.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的反应延迟剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
5.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂。
6.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的反应促进剂为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种。
7.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的抗冻结剂为碳酸盐类。
8.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的金属离子封锁剂为偏磷酸钠。
9.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的表面强化剂为氟化镁或氯化镁。
10.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述A剂材料中的防锈剂为二氨基银络合物或胺基醇碱金属类。
11.根据权利要求1所述的混凝土耐久性防护方法，其特征在于：所述B剂材料中的表面活性剂为三乙醇胺。
12.一种纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于：由A剂与B剂配合使用组成，其中，
所述A剂材料各组分的份数为：硅酸钠5-30份、硅酸钾5-20份、表面活性剂0.05-0.5份、反应延迟剂0.1-1份、还原剂0.1-0.5份、反应促进剂0.1-2份、抗冻结剂0.01-0.5份、金属离子封锁剂0.1-1份、表面强化剂0.1-1份、防锈剂0.1-0.5份、去离子水40-70份，其中，
所述A剂中的表面活性剂为十二烷基三甲基氨氯，将所述表面活性剂、反应延迟剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、金属离子封锁剂、表面强化剂、防锈剂以及去离子水在1000-2000rpm转速的高速剪切釜中混合搅拌分散，边高速搅拌边加入所述硅酸钠和所述硅酸钾，直至完全加完，混合溶液呈完全透明、均匀的液体为止，得到所述A剂材料；
所述B剂材料各组分的份数为：氢氧化钙5-30份、表面活性剂0.05-1份、氢氧化钠5-30份、去离子水40-80份。
13.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的反应延迟剂为硼酸盐类、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
14.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的还原剂为硫尿酸类或硫代硫酸钠类无机离子还原剂。
15.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的反应促进剂为无机卤化物盐类离子液或柠檬酸盐离子类中的任一种。
16.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的抗冻结剂为碳酸盐类。
17.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的金属离子封锁剂为偏磷酸钠。
18.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的表面强化剂为氟化镁或氯化镁。
19.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述A剂材料中的防锈剂为二氨基银络合物或胺基醇碱金属类。
20.根据权利要求12所述的纳米改性硅酸盐渗透结晶材料，其特征在于，所述B剂材料中的表面活性剂为三乙醇胺。
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