CN113321531A - 水性双组分混凝土密封固化剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性双组分混凝土密封固化剂，解决了现有固化剂性能有待进一步提高的问题。技术方案包括A组分和B组份，所述A组分包括硅酸钠溶液、硅酸钾溶液、渗透剂、促进剂、防水剂和水，所述组分B包括氟硅酸镁、盐酸溶液和水。本发明固化剂成本低、稳定性好、性价比高、高强度、高耐磨。

Description

水性双组分混凝土密封固化剂

技术领域

本发明涉及一种化学建筑材料，具体的说是一种水性双组分混凝土密封固化剂。

背景技术

混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型人造石材。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作用。混凝土中提升硬度的主要作用机理是混凝土中的硅酸根离子和钙离子在水的作用下发生水化反应生成水合硅酸二钙，并且在混凝土固化的阶段逐渐生成水合硅酸三钙，其中水合硅酸三钙在混凝土的硬度中起主要作用，水合硅酸二钙在混凝土的硬度中起次要作用。然而，在混凝土硬化过程中，由于分散不均匀，一部分钙离子和硅酸根离子还没有生成水合硅酸三钙，混凝土就已经硬化凝固，导致混凝土硬度较低。普通混凝土作为地面材料在服役期间由于固有的不足、施工不良或化学物质侵蚀、叉车辗压等，导致整个地面产生粗粒料散失、坑洞、剥落或松散等现象。近年来市场上出现了混凝土固化剂以提高混凝土结构的密实性和表面硬度来达到改善混凝土地坪效果。

目前，混凝土密封固化剂主要有两类：一类是以树脂作为主要成分的有机高分子类，另一类是以硅酸盐为主要成分的无机类。其中无机类易于制成水性材料，不含挥发性有机物，对环境的影响小，且能与水泥水化产物起化学反应而备受关注。

现有的混凝土地面强度和耐磨性不高、起灰起砂的问题普遍存在，研发出能有效提高混凝土地面耐磨度、避免其起灰起砂、提高其抗渗耐污性的密封固化剂，具有重要的价值和意义。现有的单组分混凝土密封固化剂又普遍存在容易返碱变色，且初始硬度不高不易打磨抛光的问题。而双组分固剂通过第一组分和第二组分混合后产生化学反应，以克服现有普通密封固化剂具有的缺点，使混凝土表面硬度、光泽度明显提高。如公开号110482996A公开了一种混凝土密封固化剂及其制备方法和应用，混凝土密封固化剂包括第一组分和第二组分，第一组分包括硅酸锂、硅酸钾、硅溶胶、渗透剂、憎水剂和水，第二组分包括氟硅酸镁、硫酸锌和水，将第一组分和第二组分进行制备，再施工于混凝土表面上。通过上述方式，本发明通过第一组分和第二组分产生化学反应，能克服现有普通密封固化剂具有的缺点，使混凝土表面硬度、光泽度明显提高，并具有一定的防水性，打磨抛光后与混凝土表面形成一个整体，不发白，不产生色差，耐久性好。该方案使用了硅酸钠和硅酸锂复配以提高混凝土地面耐磨度、避免其起灰起砂。但仍然存在以下问题：第二组分中含有氟硅酸镁、硫酸锌和水，其制备方法为：硫酸锌先与水混合，再加入氟硅酸镁。而一方面，氟硅酸镁微溶于水，与硫酸锌和水混合后只能形成悬浊液，这样会存在分散不均匀、有效物质难以渗透的问题；另一方面，第二组分中加入硫酸锌主要是考虑硫酸锌可增大水泥塑化效果,但仍然存在硫酸根离子腐蚀混凝土，严重降低混凝土硬度的问题。

因此仍然需要进一步研究，以获得更佳性能的固化剂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种成本低、稳定性好、性价比高、高强度、高耐磨的混凝土地面的水性双组分混凝土密封固化剂。

包括A组分和B组份，所述A组分包括硅酸钠溶液、硅酸钾溶液、渗透剂、促进剂、防水剂和水，所述组分B包括氟硅酸镁、盐酸溶液和水。

所述A组分中含有50-70wt％的硅酸钠溶液、20-35wt％的硅酸钾溶液、0.1-2wt％的渗透剂、0.1-1.0wt％促进剂、0.1-2.5wt％防水剂、2-20％的水，合计100wt％。

所述A组分中，所述硅酸钠溶液的模数为3.0-3.4，质量浓度为39-40％。

所述A组分中，所述硅酸钾溶液的模数为3.0-3.4，质量浓度为34-35％。

所述A组分中，所述硅酸钠溶液占60-70％，所述硅酸钾溶液占25-30％，所述渗透剂占0.5-1％、所述促进剂占0.5-0.8％，所述防水剂占0.5-1.5％。

所述B组分中，所述氟硅酸镁占15-26wt％，盐酸溶液占0.5-4wt％，水占70-90wt％，合计100wt％。

所述盐酸溶液的质量浓度为30-36wt％。

所述B组分中，所述氟硅酸镁占20-25wt％，盐酸溶液占1.5-2wt％，水占74-78wt％的水，合计100wt％。

A组分和B组分的用量的重量比为1:1-3。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：(1)本发明A组份为弱碱性，B组份为弱酸性。通过A组分和B组分的酸碱配合使用来取得效果。其中，A组分可根据混凝土基材情况兑水使用，喷洒或涂刷到混凝土结构表面，其中的活性成分通过促进剂的作用渗透到混凝土内部2-8毫米深，并与混凝土中的氢氧化钙晶体发生反应形成水合硅酸钙(C-S-H)凝胶，从而填充和封闭混凝土毛细孔，在混凝土中构成网状结晶体，大幅度地提高混凝土地面的强度、耐磨度，避免地面起灰起砂，并明显改善地面的抗渗耐污性。进一步的，通过硅酸钠、硅酸钾和渗透剂促进剂的配合提升混凝土密封固化剂的渗透深度，来降低返碱现象的发生，有效提升混凝土强度。(2)组分B属于酸性溶液，无需兑水，可直接喷洒或涂刷到已经经过组分A处理过的混凝土结构表面。为解决组分B中氟硅酸镁在水中溶解度小的问题，发明人加入了盐酸溶液，利用氟硅酸镁溶于盐酸的特性，提高氟硅酸镁的溶解性，使组分B配制后，氟硅酸镁能充分分散、溶于液体中，喷洒时能均匀分布于混凝土表面，彻底解决背景技术中氟硅酸镁以混悬液存在导致的种种问题；另一方面，盐酸的添加除了一部分与混凝土生成氟硅酸钙结晶体，并进一步水化生成水合硅酸三钙凝胶，另一部分还会和混凝土地面中残留的碱性组分A中和反应生成硅酸镁和氟硅酸钠固体，可以降低混凝土碱性，从而有效阻止返碱变色的发生，生成物填充和封闭混凝土孔隙，能够快速提高混凝土的表层硬度和耐水能力，提高混凝土抛光效果，增强混凝土表面光泽度，具有稳定溶液的PH值，提高B组分对混凝土渗透性的作用。

所述硅酸钠溶液模数为3.0-3.4，质量浓度为39-40％。硅酸钠溶液模数是指硅酸钠中SIO2与氧化钠的摩尔比；硅酸钠在提高表面较粗糙、起砂较严重的混凝土地面的强度和耐磨性方面具有优势，硅酸锂价格较高，据用量考虑，更适用于基础较好的混凝土地面。该硅酸钠含量占重量百分比为40％-70％，优选50-70％。

所述渗透剂促使混凝土密封固化剂向混凝土内部渗透。渗透剂溶于固化剂中，使固化剂中有效成分分散稳定，促进形成的液膜向混凝土内渗透，加速与氢氧化钙、水合铝酸钙等的反应，形成坚硬、粘合性好的凝胶，充分堵塞混凝土毛细孔，使混凝土表层固化成一个无尘、致密的整体。该渗透剂可为十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚或氟碳表面活性剂中的至少一种。该渗透剂含量占重量百分比为0.1-1.5％，优选0.5-1.0％。

所述硅酸钾溶液模数为3.0-3.4；溶液浓度为34-35wt％。硅酸钾在耐磨度、硬度、密封度等多方面性能表现要优于硅酸钠，且耐候性和耐水性也相对较好。该硅酸钾含量占重量百分比为15％-40％，优选20-35％。

所述促进剂抗硬水性较好，可以激发混凝土中活性微细晶体，防止活性微细晶体间的凝聚和结团，使活性微细晶体充分分散，从而活性能够充分发挥，加速水合硅酸钙凝胶的产生。混凝土活性微细晶体包括矿渣、沸石粉、粉煤灰、硅粉等材料中的铝酸三钙、铁铝酸四钙、氧化铝、钙矾石等的一种或多种复合。所述促进剂可为木质素磺酸盐、萘磺酸盐系、密胺系、聚羧酸酯等系列减水剂，氯盐类、硫酸盐类、有机胺类等早强剂中的至少一种。优选的，该促进剂含量占重量百分比为0.1-1.0％，优选0.5-0.8％。

所述防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。该防水剂可为辛基三乙氧基硅烷、甲基硅酸盐、硅烷季铵盐中的至少一种。该防水剂含量占重量百分比为0.1-2.5％，优选0.5-1.5％。

有益效果：

本发明固化剂采用溶液输送和贮存，使用前加水配制；利用酸碱中和反应，实现长期增强混凝土硬度和耐磨度，防止了混凝土返碱变色的问题；同时解决了双组份固化剂中使用氟硅酸镁在水中微溶的问题，得到双组份固化剂成本低、稳定性好，具有性价比高、高强度、高耐磨的优点。

具体实施方式

实施例一：

本发明水性双组分混凝土密封固化剂包含组分A和组分B,原材料说明和物质组成如下表3：

表3实施例1材料说明和物质组成(下述百分数均为质量百分数)

混凝土密封固化剂A剂的制备：将硅酸钠加入反应釜中，再将硅酸钾加入反应釜中搅拌15分钟，在搅拌条件下依次将水、十二烷基磺酸钠、三乙醇胺、甲基硅酸钾缓慢加入反应釜中，之后继续搅拌混合60分钟，过滤除去不溶杂质，包装出料。反应温度控制在10-30℃之间。

混凝土密封固化剂B剂的制备：先将水放入反应釜中，再加入盐酸溶液在20℃温度下搅拌15分钟，最后将氟硅酸镁加入反应釜中，搅拌60分钟，将产物转入沉淀罐过滤除去不溶杂质，包装出料。

实施例二：

本发明水性双组分混凝土密封固化剂包含组分A和组分B,原材料说明和物质组成如下表4：

表4实施例2材料说明和物质组成

混凝土密封固化剂A剂的制备：将硅酸钠加入反应釜中，再将硅酸钾加入反应釜中搅拌15分钟，在搅拌条件下依次将水、十二烷基磺酸钠、三乙醇胺、甲基硅酸钾缓慢加入反应釜中，之后在20℃温度下继续搅拌混合60分钟，过滤除去不溶杂质，包装出料。反应温度控制在10-30℃之间。

混凝土密封固化剂B剂的制备：先将水放入反应釜中，再加入盐酸溶液搅拌15分钟，最后将氟硅酸镁加入反应釜中，搅拌60分钟，将产物转入沉淀罐过滤除去不溶杂质，包装出料。

实施例三：

本发明水性双组分混凝土密封固化剂包含组分A和组分B,原材料说明和物质组成如下表5：

表5实施例3材料说明和物质组成

混凝土密封固化剂A剂的制备：将硅酸钠加入反应釜中，再将硅酸钾加入反应釜中搅拌15分钟，在搅拌条件下依次将水、十二烷基磺酸钠、三乙醇胺、甲基硅酸钾缓慢加入反应釜中，之后继续搅拌混合60分钟，过滤除去不溶杂质，包装出料。反应温度控制在10-30℃之间。

混凝土密封固化剂B剂的制备：先将水放入反应釜中，再加入盐酸溶液在20℃温度下搅拌15分钟，最后将氟硅酸镁加入反应釜中，搅拌60分钟，将产物转入沉淀罐过滤除去不溶杂质，包装出料。

实施例四：

本发明水性双组分混凝土密封固化剂包含组分A和组分B,原材料说明和物质组成如下表6：

表6实施例4材料说明和物质组成

混凝土密封固化剂A剂的制备：将硅酸钠加入反应釜中，再将硅酸钾加入反应釜中搅拌15分钟，在搅拌条件下依次将水、十二烷基磺酸钠、三乙醇胺、甲基硅酸钾缓慢加入反应釜中，之后继续搅拌混合60分钟，过滤除去不溶杂质，包装出料。反应温度控制在10-30℃之间。

混凝土密封固化剂B剂的制备：先将水放入反应釜中，再加入盐酸溶液在20℃温度下搅拌15分钟，最后将氟硅酸镁加入反应釜中，搅拌60分钟，将产物转入沉淀罐过滤除去不溶杂质，包装出料。

比较例一：

除将盐酸溶液替换成硫酸锌之外，其余同实施例四。

比较例二：

除将盐酸溶液替换成硫酸溶液，其余同实施例四。

施工流程

1.清洁地面：使用专业推尘工具或洗地车将地面的垃圾、浮灰清洁干净。若地面有成膜固化的养护膜或者地坪涂料，要先用机器打磨除去后方可施工。

2.局部修补：对于破损处配合地坪修补剂进行局部修补。

3.粗磨地面：依次用30#50#120#混凝土金属磨片配地坪研磨机对混凝土地面进行粗磨。

4.按双组分混凝土密封固化剂A剂：水＝1：4的重量比例对混凝土密封固化剂A剂进行稀释，A剂用量为0.1-0.2kg/m²，喷涂或滚涂于地面上，保持浸润4小时。

5.浸泡完成后，清洗干净残留的双组分混凝土密封固化剂A剂。

6.细磨地面：依次用混凝土树脂片(50#100#200#)或软磨片(50#150#300#)对混凝土地坪进行细磨。

7.吸净水份，并晾干地面，有利双组分混凝土密封固化剂B剂充分渗透。

8.涂刷双组分混凝土密封固化剂B剂原液，用量为0.2-0.4kg/m²，浸泡时间4小时，期间保持湿润，确保密封固化剂深层充分反应，形成有足够厚度的坚硬致密聚硅层。

9.精磨地面：依次用混凝土树脂片400#或软磨片(500#1000#)精磨地面。

10.抛光地面：依次用混凝土抛光片800#1500#或软磨片(2000#3000#)抛光地坪，用尘推推净。

11.施工条件：温度在5-35℃，湿度小于80％。

使用30天后测试性能指标如下表7：

表7测试性能指标

分析整理实例1到实例4使用双组分混凝土密封固化剂记录的硬度和如下表8：

表8固化剂使用后的硬度表

对比实例一到实例四，实例四的水含量最少，固含量最高，硬度和耐磨度比和耐水测试效果最好，优选实例四，对产品进行了详细检验，检测产品参数如下表9和特性如下表10：

表9产品参数

表10产品特性

项目	典型指标
		防尘效果	无尘
渗透深度	3～5mm
		耐污性	轻微污染
光泽度	抛光后立即产生镜面光泽，使用时间越长越有光泽
		抗老化	耐老化性好，与混凝土地坪同寿命
保质期限	20年以上
		适用范围	水泥基地坪(水泥、混凝土、金刚砂、水磨石)

Claims (9)

1.一种水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，包括A组分和B组份，其特征在于，所述A组分包括硅酸钠溶液、硅酸钾溶液、渗透剂、促进剂、防水剂和水，所述组分B包括氟硅酸镁、盐酸溶液和水。

2.如权利要求1所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述A组分中含有50-70wt％的硅酸钠溶液、20-35wt％的硅酸钾溶液、0.1-2wt％的渗透剂、0.1-1.0wt％促进剂、0.1-2.5wt％防水剂、2-20％的水，合计100wt％。

3.如权利要求2所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述A组分中，所述硅酸钠溶液的模数为3.0-3.4，质量浓度为39-40％。

4.如权利要求2所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述A组分中，所述硅酸钾溶液的模数为3.0-3.4，质量浓度为34-35％。

5.如权利要求1所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述A组分中，所述硅酸钠溶液占60-70％，所述硅酸钾溶液占25-30％，所述渗透剂占0.5-1％、所述促进剂占0.5-0.8％，所述防水剂占0.5-1.5％。

6.如权利要求1-4任一项所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述B组分中，所述氟硅酸镁占15-26wt％，盐酸溶液占0.5-4wt％，水占70-90wt％，合计100wt％。

7.如权利要求6所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述盐酸溶液的质量浓度为30-36wt％。

8.如权利要求6所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，所述B组分中，所述氟硅酸镁占20-25wt％，盐酸溶液占1.5-2wt％，水占74-78wt％的水，合计100wt％。

9.如权利要求1-4任一项所述的水性双组分混凝土密封固化剂，其特征在于，A组分和B组分的用量的重量比为1:1-3。