CN113943172A - 一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，溶液成分包括硅酸锂、硅酸钠、纳米二氧化硅。其原料的重量份组成为：硅酸锂60‑80份，硅酸钠10‑20份，纳米二氧化硅0‑20份，表面活性剂0‑1份，分散剂0‑1份，稳定剂0‑1份。本发明作为一种混凝土表面处理剂，可以封闭表面孔隙限制水等介质的侵入腐蚀，提高表面强度，防止起砂、起灰、易磨损等现象，达到强化混凝土性能的目的。除此之外，混凝土经过表面本发明处理后可用作装饰性混凝土，大大增加了混凝土的运用范围。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法。
背景技术
混凝土是由水泥等胶凝材料和粗细骨料拌和而成，本质上是一种多孔非均质材料，通过应用混凝土表面处理剂可以封闭表面孔隙限制水等介质的侵入腐蚀，提高表面强度，防止起砂、起灰、易磨损等现象，达到强化混凝土性能的目的。除此之外，混凝土经过表面处理后可用作装饰性混凝土，大大增加了混凝土的运用范围。
目前国内市场上拥有自主知识产权的混凝土表面保护涂料还是以有机类为主，有机涂料寿命短、不抗辐射、不耐热、不环保、强度和硬度有限等诸多因素远远不能满足国内市场上对优质环保和高性价比涂料的要求，相比之下，无机硅酸盐类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并提高混凝土耐久性及表面强度的防护材料技术，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。无机硅酸盐类中硅酸锂溶胶有模数高、SiO2含量高、分子比钠、钾分子小等优势，拥有优秀的自固化性能和良好的耐水性，不容易发生泛碱问题。纳米二氧化硅也逐渐作为表面涂覆材料运用在混凝土中，可以大大改善混凝土表面的性能。
因此，若将小分子硅酸锂与纳米二氧化硅复合后运用于混凝土表面，对混凝土表面实现多尺度的增强，在原有混凝土表面保护涂料的基础上进一步提升对混凝土表面强度、吸水性能、光泽度、硬度等其他性能的有益影响。
发明内容
发明目的：本发明提供的一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，目的是封闭混凝土的表面孔隙限制水等介质的侵入腐蚀，提高混凝土表面强度、硬度及光滑度。
技术原理：多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液中的硅酸锂、硅酸钠、纳米二氧化硅不仅能有效填充混凝土表面的毛细孔通路，同时会促进混凝土进一步水化，使混凝土内部游离的氧化钙等活性组分充分反应形成新的交联网状结构，并与混凝土内部的水化产物氢氧化钙发生火山灰反应，生成水化硅酸钙。
多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液中的硅酸锂、硅酸钠、纳米二氧化硅渗透入混凝土表层后，硅酸锂分子小，渗透速度快，且渗透深度深，反应生成的水化硅酸钙凝胶填充较小的毛细孔；纳米二氧化硅前驱溶液进入混凝土孔隙中，遇碱释放出纳米二氧化硅粒子，与混凝土内部游离的钙离子以及水化产物氢氧化钙反应生成的沉淀及络合物可以有效填充较大的孔隙。分子尺度的硅酸锂与纳米尺度的二氧化硅双管齐下，从而多尺度地增强了表层混凝土的强度、吸水性能、光滑度、硬度以及其他性能。
技术方案：本发明的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的组分和含量如下：
| 原料 | 硅酸锂 | 硅酸钠 | 纳米二氧化硅 | 表面活性剂 | 分散剂 | 稳定剂 |
| 重量份 | 60-80份 | 10-20份 | 0-20份 | 0-1份 | 0-1份 | 0-1份 |
优选地，所述硅酸锂模数为4.2-4.8，浓度为20～30％。
优选地，所述硅酸钠模数为3.2-3.8，浓度为35～45％。
优选地，所述纳米二氧化硅为醋酸浓度为1％时的纳米二氧化硅前驱溶液，制备方法为：在浓度为1％的醋酸溶液中用胶头滴管缓慢加入浓度为25％的硅酸钠，边滴加边快速搅拌，并用酸度计测量其pH值变化，当溶液的pH值为6.0时，停止滴加硅酸钠，即制得醋酸浓度为1％时的纳米二氧化硅前驱溶液。
优选地，所述表面活性剂为有机硅润湿剂，粘度为(25℃)30-100MPa·s。
优选地，所述分散剂为钠盐分散剂，钠盐分散剂的阴离子含量为43-46％，比重为1.2(25℃)，粘度为200-600MPa·s(25℃)。
优选地，所述稳定剂为季铵盐化合物。
本发明提供了一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，包括以下步骤：常温下将硅酸钠水溶液加入硅酸锂溶胶中，并加入表面活性剂、分散剂和稳定剂，持续搅拌1.5h，并静置12h，待复合溶胶澄清透明后，加入纳米二氧化硅前驱溶液，搅拌至澄清透明即可。
有益效果：本发明提供的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液能够快速渗透进混凝土表面，高效填充混凝土表层的孔隙与毛细孔，从而提高提高混凝土表面强度、吸水性能、光滑度以及硬度等性能。
附图说明
图1为试验组28天的吸水率；
图2为试验组28天的抗折强度；
图3为试验组28天的光泽度；
图4为试验组28天的莫氏硬度。
具体实施方式：
实例1
硅酸锂：模数为4.8，浓度为23％。
硅酸钠：模数为3.2，浓度为40％。
纳米二氧化硅：醋酸浓度为1％时的纳米二氧化硅前驱溶液。
表面活性剂：有机硅润湿剂，粘度为80MPa·s(25℃)。
分散剂：钠盐分散剂，钠盐分散剂的阴离子含量为45％，比重为1.2(25℃)，粘度为300MPa·s(25℃)。
稳定剂：季铵盐化合物。
配合比如下：
| 原料 | 硅酸锂 | 硅酸钠 | 纳米二氧化硅 | 表面活性剂 | 分散剂 | 稳定剂 |
| 重量份 | 75份 | 20份 | 2份 | 1份 | 1份 | 1份 |
制备及使用方法如下：
常温下将硅酸钠水溶液加入硅酸锂溶胶中，并加入表面活性剂、分散剂和稳定剂，持续搅拌1.5h，并静置12h，待复合溶胶澄清透明后，加入纳米二氧化硅前驱溶液，搅拌至澄清透明即可。
将制备好的硅酸锂基纳米复合溶液于混凝土初凝时均匀涂刷于混凝土表面，每公斤复合溶液的涂刷面积为3～10平方米，具体用量视混凝土的表面状况决定，在硅酸锂基纳米复合溶液在涂刷后，需洒适量水保持湿润以促进渗透。养护7天后需湿磨地面，以除去表面结晶物，从而进一步提高表面光泽度、硬度等。
实例2
所用原材料的性能及制备和运用方法同实例1，配合比如下：
| 原料 | 硅酸锂 | 硅酸钠 | 纳米二氧化硅 | 表面活性剂 | 分散剂 | 稳定剂 |
| 重量份 | 72份 | 20份 | 5份 | 1份 | 1份 | 1份 |
实例3
所用原材料的性能及制备和运用方法同实例1，配合比如下：
| 原料 | 硅酸锂 | 硅酸钠 | 纳米二氧化硅 | 表面活性剂 | 分散剂 | 稳定剂 |
| 重量份 | 67份 | 20份 | 10份 | 1份 | 1份 | 1份 |
实例4
所用原材料的性能及制备和运用方法同实例1，配合比如下：
| 原料 | 硅酸锂 | 硅酸钠 | 纳米二氧化硅 | 表面活性剂 | 分散剂 | 稳定剂 |
| 重量份 | 62份 | 20份 | 15份 | 1份 | 1份 | 1份 |
Claims (8)
1.一种多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，主要由以下重量份的原料所制成：硅酸锂60-80份，硅酸钠10-20份，纳米二氧化硅0-20份，表面活性剂0-1份，分散剂0-1份，稳定剂0-1份。
2.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述硅酸锂模数为4.2-4.8，浓度为20-30％。
3.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠模数为3.2-3.8，浓度为35-45％。
4.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅为纳米二氧化硅前驱溶液，制备方法为：在浓度为1％的醋酸溶液中用胶头滴管缓慢加入浓度为25％的硅酸钠，边滴加边快速搅拌，并用酸度计测量其pH值变化，当溶液的pH值为6.0时，停止滴加硅酸钠，即制得醋酸浓度为1％时的纳米二氧化硅前驱溶液。
5.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为有机硅润湿剂，粘度为(25℃)30-100MPa·s。
6.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述分散剂为钠盐分散剂，钠盐分散剂的阴离子含量为43-46％，比重为1.2(25℃)，粘度为200-600MPa·s(25℃)。
7.根据权利要求1所述的多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为季铵盐化合物。
8.一种制备权利要求1-7任意一项所述多尺度增强混凝土表层性能的复合溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：常温下将硅酸钠水溶液加入硅酸锂溶胶中，并加入表面活性剂、分散剂和稳定剂，持续搅拌1.5h，并静置12h，待复合溶胶澄清透明后，加入纳米二氧化硅前驱溶液，搅拌至澄清透明即可。
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