CN101407428A - 一种混凝土表面硬化剂及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种混凝土表面硬化剂及其施工方法公开了一种混凝土表面硬化剂，它的重量百分比组成包含：无机硅酸盐：10～40％，碱：1～10％，催化剂：0.1～5％，润湿分散剂：0.1～2％，稳定剂：1～5％，其它为水。本发明制备的硬化剂具有材料易得，生产简便，施工方便，且不含对人体和环境有害的VOC等特点。该硬化剂能渗透到混凝土的内部，密封混凝土的毛细管，提高混凝土的表面密度，增强混凝土的抗渗能力和强度，从而延长混凝土的使用寿命，且不含对人体和环境有害的物质，符合当今环保要求日益提高的要求，具有广阔的应用前景。

Description

一种混凝土表面硬化剂及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土结构表面处理材料，用于混凝土表面的硬化和密实。

技术背景

混凝土是现代社会的基础，在日常生产和生活中几乎各个方面都直接或间接地接触到混凝土，它被广泛应用在各种土木建筑结构里，如各种建筑物、马路、桥梁、水坝和防洪堤、码头等，人类活动已经离不开混凝土的使用。混凝土由粗的颗粒状集料和水泥水化物组成。在进行混凝土施工时，水泥的成分与水发生非常复杂的化学反应，生成坚硬的水合物，把填充其中的集料胶结在一起，形成抗压强度很高的结构体。混凝土具有经济、耐久、耐火、高抗压性能等优点，被广泛应用在各种建筑结构中。但是由于水泥硬化的固有过程，混凝土具有无法避免的缺点：微观结构里含有大量相互贯通的毛细孔。为了获得较好的流动性和施工性能，在配料时加入比水泥水化实际需要量大得多的水，过量的水在混凝土硬化和干燥时逐渐蒸发析出，在原先占有的位置形成大量的毛细孔。加入的水越多，毛细管越多，孔隙率越大，混凝土的性能降低越厉害。环境中的酸性物质如二氧化碳、氮的氧化物、二氧化硫等和水通过毛细孔进入混凝土内部，令混凝土发生碱碳反应和碱硅反应，引起混凝土的体积膨胀，并腐蚀结构中的钢筋，进一步造成强度下降，严重影响到混凝土结构的安全性，缩短混凝土的使用寿命。在我国主要以强度在C20～C30的低强度混凝土为主，低设计强度的混凝土的抗渗透能力不强，使用性能和寿命更容易受到有害物质的腐蚀。以上原因造成混凝土地面极易产生灰尘、强度下降快、容易磨损、不美观，使用性能随时间急剧降低。我国每年用在混凝土防腐与钢结构防腐的费用达到几千亿元。

现今对混凝土的保护主要是涂刷溶剂型涂料。涂料在混凝土表面形成完整的保护膜，隔绝各种腐蚀性物质侵入，也阻止了混凝土内部的水气的释放。但是涂料不会改善混凝土强度。漆膜具有一定的使用年限，在超过使用年限时会老化脱落，基本失去保护功能，必须完全打磨去除旧油漆，重新涂装来保证防护的效果。平常涂层的局部损伤也会使保护作用大打折扣。局部修补不仅费用高，还影响到生产的正常进行。涂料通常含有大量挥发性有机溶剂和活性稀释剂，涂装后完全释放到大气中，对人体和环境存在极大的危害。随着人们对环保的要求日趋严格，溶剂将逐渐被禁止使用。一种能彻底保护混凝土的新技术显得非常迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土表面硬化剂及其施工方法，它硬化、密实混凝土表面，从混凝土的腐蚀机理上改善混凝土的性能，从而延长混凝土的使用寿命。该混凝土表面硬化剂是水性材料，不含有VOC，对环境友好，施工简便，可满足日趋严格的环保要求及个性化的应用需求。

本发明的主要技术方案如下：

混凝土表面硬化剂的重量百分比组成包含：无机硅酸盐10～40％，碱：1～10％，催化剂：0.1～5％，润湿分散剂：0.1～2％，稳定剂：1～5％，其它为水。

本发明混凝土表面硬化剂的主要成分是无机硅酸盐类，该材料含有大量的Si-OH键，它通过混凝土的毛细管渗透到混凝土的内部，在特定的催化剂的作用下，与混凝土中的活性金属离子及其它活性物质发生反应，生成交联结构的凝胶，使混凝土表面更加密实，使混凝土表面的硬度提高，耐磨性变好，提高了混凝土的机械强度。它能有效抑制水、油和其它的腐蚀性物质侵入的通道，并密实混凝土，从而得到一个无尘、致密的整体，大大提高了混凝土的表面硬度和强度，从而从根本上减缓或者阻止混凝土腐蚀，改善混凝土的使用性能，大大延长混凝土的使用寿命。

本发明混凝土表面硬化剂选用的无机硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂或上述物质任意比例的混合物，其模数为1～6，模数的选择影响产品在混凝土中的渗透速度和深度，从而影响产品对混凝土的增强效果。本发明可以单独使用无机硅酸盐作为功能性物质，也可以配合一定量的有机硅酸盐以增加材料的憎水效果。所选用的有机硅酸盐为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、硅酸乙酯或上述物质任意比例的混合物，其占配方总量的添加量按重量百分比计为0～5％。

本发明所选用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾，用于调整体系的模数。

本发明所选用的催化剂为偏铝酸钠或偏铝酸钾，用于促进硅酸盐在混凝土中生成不溶于水的凝胶。

本发明润湿分散剂的作用是由于它们具有极低的表面张力，能润湿各种基材(甚至于表面能极低的基材)，帮助活性物质的渗透；防止缩孔、缩边等表面缺陷，改善漆膜的流动、流平和增加附着力。所选用的润湿分散剂为有机硅类润湿分散剂或有机氟润湿分散剂中的任意一种或两种。有机硅类润湿分散剂，主要包括聚硅氧烷齐聚物、有机硅改性丙烯酸聚合物、有机硅-聚氧化烯共聚物、聚醚改性有机硅聚合物等，如斯洛柯化学的Silok&wctter 8000、8100，属聚醚改性有机硅氧烷；HELENA公司的Silwet L-77，属聚有机硅氧烷类物质。有机氟润湿分散剂，主要有偏氟乙烯与丙烯酸酯共聚物、氟取代的丙烯酸酯聚合物、氟取代的铵盐聚合物等，如3M Novec Fluorosurfactant氟类表面活性剂FC-4430、FC-4432、FC-4434；DuPont Zonyl系列助剂；德国毕克化学公司BYK-388属氟取代的丙烯酸酯聚合物。

本发明所用的稳定剂为小分子量的多羟基化合物，如三乙醇胺、二乙醇胺、三羟甲基甲烷、丙三醇、季戊四醇和低分子量聚乙二醇中的任意一种，其作用是防止硅酸盐的歧化反应。

该混凝土表面硬化剂的生产过程是：把润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到定量的水中，混合分散均匀后即可检验包装。施工时将硬化剂涂布在表面符合要求的混凝土表面，并保持表面一直处于润湿状态一小时。根据混凝土表面对材料的吸收情况进行一遍至三遍施工。可以使用漫涂、喷涂、辊涂、刷涂等施工方式。

该混凝土表面硬化剂具有以下特点：

1.是水性材料，没有VOC，对人体无害，完全符合环保要求；

2.施工简便，施工工具简单，可直接在合格的混凝土表面施工；

3.处理后的混凝土表面更致密，外界腐蚀性物质将不能进入混凝土的内部，保护了混凝土的整体结构，延长了混凝土的使用寿命；

4.作用持久；

5.不影响混凝土的表观效果；

6.不影响后续的涂装的涂层对混凝土基材的附着力。

具体实施方式

实施例1

本实施例的组成和重量百分比是硅酸钠(模数3.1-3.4)：32％，氢氧化钠：1.2％，偏铝酸钠：0.5％，HELENA公司的Silwet L-77：0.5％，三乙醇胺：1％，其它为水。

把上述润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到水中，混合分散均匀后制得硬化剂。使用本实施例所得的混凝土硬化剂在浇注并养护一周的混凝土表面刷涂两遍，每遍保持表面一直处于润湿状态一小时，再养护3周。处理后的混凝土的渗水性大大降低，不掉粉起灰，抗压强度提高，光泽有明显提高。

实施例2

本实施例的组成和重量百分比是硅酸钠(模数3.1-3.4)：25％，甲基硅酸钾：2％，乙基硅酸钠3％，氢氧化钠：1.5％，偏铝酸钠：1％，3M Novec FC-4430：0.1％，BYK-388：0.2％，三乙醇胺：1％，其它为水。

把上述润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到水中，混合分散均匀后制得硬化剂。使用本实施例所得的混凝土硬化剂在浇注并养护四周的混凝土表面辊涂两遍，每遍保持表面一直处于润湿状态一小时。抛光处理后的混凝土的渗水性大大降低，不掉粉起灰，硬度提高，光泽有明显提高。

实施例3

本实施例的组成和重量百分比是硅酸钾(模数5)：39％，甲基硅酸钠：4％，氢氧化钾：2％，偏铝酸钾：1％，DuPont Zonyl FS 300：0.05％，BYK-388：0.2％，丙三醇：2％，其它为水。

把上述润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到水中，混合分散均匀后制得硬化剂。使用本实施例所得的混凝土硬化剂在清理干净的旧混凝土表面刷涂三遍，每遍保持表面一直处于润湿状态一小时。处理后的混凝土不掉粉起灰，硬度提高，抗渗性能提高。

实施例4

本实施例的组成和重量百分比是硅酸钠(模数3.1-3.4)：30％，硅酸锂(模数为1)：10％，氢氧化钠：3％，偏铝酸钠：1％，DuPont Zonyl FS 300：0.05％，斯洛柯Silok&wetter8000：0.2％，二乙醇胺：2％，其它为水。

把上述润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到水中，混合分散均匀后制得硬化剂。使用本实施例所得的混凝土硬化剂在经过抛光的耐磨骨料地坪漫涂一遍，保持表面一直处于润湿状态一小时。处理后的混凝土不掉粉起灰，硬度提高，抗渗性能明显改善，有比较高的光泽。

Claims (7)

1.一种混凝土表面硬化剂，其特征在于它的组份以及其组份的重量百分比包含：

无机硅酸盐：10～40％，

碱：1～10％，

催化剂：0.1～5％，

润湿分散剂：0.1～2％，

稳定剂：1～5％，

其它为水。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于所选用的无机硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾或上述物质任意比例的混合物，其模数为1～6。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于它的组成中含有有机硅酸盐，其占配方总量的重量百分比为0～5％，所选用的有机硅酸盐为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、硅酸乙酯或上述物质任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于所选用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

5根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于所选用的催化剂为偏铝酸钠或偏铝酸钾。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于所选用的润湿分散剂为有机硅类润湿分散剂或有机氟润湿分散剂中的任意一种或两种。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土表面硬化剂，其特征在于所选用的稳定剂为三乙醇胺、二乙醇胺、三羟甲基甲烷、丙三醇、季戊四醇中的任意一种。

8.一种如权利要求1所述的混凝土表面硬化剂的施工方法，其特征在于把上述润湿分散剂、催化剂、稳定剂、硅酸盐、碱依次加入到水中，混合分散均匀制成硬化剂，然后把按上述方法制得的硬化剂直接在合格的混凝土基面上施工一遍至三遍，每遍施工保持表面一直处于润湿状态一小时，其施工方法为漫涂、喷涂、刷涂或者辊涂。