溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种混凝土密封硬化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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的作用。然而，普通混凝土作为地坪和路面材料由于其耐磨性差，影响其应用。提高混凝土耐磨性的方法主要有三类，第一类是在混凝土表面铺设一层耐磨层，耐磨层为瓷砖、石材或者耐磨地坪等，但是存在造价高、施工繁琐，地面高度改变较大等问题，因而适用范围少；第二类是在混凝土表面涂布环氧树脂、聚脲树脂等涂料，虽然耐磨性有一定的提高，但是涂料不会改善混凝土的强度，而且有机涂膜将混凝土表面孔隙完全堵住，造成内部水汽不能自由排出，容易造成起壳脱层，此外，有机涂膜使用寿命较短，维护成本高；第三类是使用混凝土渗透硬化剂，混凝土渗透硬化剂是一类能渗入混凝土孔隙并与其发生反应从而增强混凝土的物质，采用此技术提高混凝土地坪耐磨性具有施工方便、造价低廉、耐久性高、硬度耐磨性提升明显等特点。
[0003]目前，国内外市场上混凝土渗透硬化剂主要有三类产品:第一类是以硅酸钠为主要成分的钠基盐类产品，其可以提高混凝土强度和耐磨性，但其pH值往往在12左右，易在混凝土表面形成碱性物质、盐类物质等析出，不仅影响地面美观度，而且造成地面发滑，严重影响使用。此外，强碱性的金属离子容易和混凝土中的碱骨料发生反应，产生体积膨胀的副产物，导致地面生产细小裂纹，甚至裂缝，严重时对地坪强度造成破坏，引发安全问题；第二类是以硅酸钾为主要成分的钾基盐产品，其性能与钠基盐相比无明显提高；第三类是以硅酸锂为主要成分的锂基盐产品，这种硬化剂密封硬化效果较好，可大幅提高混凝土地面的抗压强度和耐磨性，还可避免前两代产品出现的泛碱发白的通病，是本领域的研究重点。但该技术主要掌握在欧美国家手中，我国虽然有一些研究，但是产业化产品很少。如CN200910055825.2公开了以硅酸锂为主要成份，氟硅酸镁、硅烷乳液、丙烯酸树脂乳液、石蜡和水为第二组份的硬化剂制备方法。使用方法是第一组份使用并干燥后再刷涂第二组份。该专利技术主要利用硅酸锂和混凝土反应，起增强作用。氟硅酸镁、硅烷乳液起一定的疏水作用，丙烯酸树脂乳液、石蜡则起光亮剂作用。该方法存在硅酸锂增硬反应速度慢，石蜡等光亮剂有效期比较短，多种组分混溶效果不好而出现浑浊等问题。另外，CN101618956A也记载了一种双组分的水性地面硬化剂及其制备方法，首先是制备第一组分硅酸锂溶液并将其涂刷到水泥混凝土表面，待其干燥后，涂刷以有机树脂为主要成分的第二组分，干燥养护l-3d后便能提高混凝土表面光洁度，减少粉尘产生。该发明综合利用了锂基盐硬化剂和有机树脂硬化剂双重的作用来实现其密实硬化作用，但其施工起来比较麻烦，且由于涉及到两组分，在运输及储存十分不方便。
[0004]除硅酸盐类无机密封硬化剂外，近几年来又兴起了以纳米硅溶胶为主要成分的无机密封硬化剂，硅溶胶含有大量硅氧键，能和混凝土中游离的Ca2+以及Η 20形成混凝土的主要强度物质水合硅酸钙(C-SH)，从而提高混凝土耐磨性能。如CN201010543000.8公开了利用纳米级硅溶胶渗透到混凝土孔隙中，在偏铝酸钾催化作用下与氢氧化钙及未水化的水泥发生反应，生成交联结构的凝胶，降低混凝土磨耗45?60%。
[0005]A1203溶胶是带正电的氧化铝微细粒子均匀分散在水中的胶体溶液，具有黏接性、易分散性、水溶可逆性、悬浮性、正电性、吸附性等特性，可广泛应用于无机纤维及耐火材料、陶瓷工业、纺织纤维制品、工业布、绒毛行业、造纸工业等领域中。A1203溶胶粒径小，反应活性高，如同硅溶胶可与混凝土中游离的Ca2+以及H20反应生成铝酸钙胶凝材料，而铝酸钙是高铝水泥成分，结构致密，强度高，因此可开发成为一种新型混凝土密封硬化剂。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种A1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂及其制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供一种A1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂，该混凝土密封硬化剂由以下质量百分比的组份组成:A1203溶胶30?60%、硅烷偶联剂5?10%、蜡粉1?5%，表面活性剂0.1?0.5%、乙醇5?15% (较佳为7?15% );余量为去离子水。
[0008]作为本发明的A1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂的改进:
[0009]A1203溶胶粒径10?40nm，pH值3?5，固含量20?50% ；
[0010]所述硅烷偶联剂为正硅酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、ι，2-双(三甲氧基硅基)乙烷中的至少一种(即，为一种或多种)；
[0011]所述蜡粉为聚乙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉；
[0012]所述表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
[0013]作为本发明的Α1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂的进一步改进:
[0014]Α1203溶胶粒径10?20nm，pH值3.5?4.5，固含量20?40% ；
[0015]所述硅烷偶联剂为双_(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双_(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、1，2_双(三甲氧基硅基)乙烷中的至少一种(即，为一种或多种)；
[0016]所述蜡粉为聚四氟乙烯蜡粉；
[0017]所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
[0018]本发明还同时提供了上述A1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂的制备方法(配方如上所述)，其特征是依次进行以下步骤:
[0019](1)称取去离子水和乙醇于容器中，加入表面活性剂和蜡粉，室温搅拌10?30min，搅拌速率 1000 ?2000rpm ；
[0020](2)往步骤⑴制备而得的溶液中加入A1203溶胶，室温下继续搅拌10?30min，搅拌速率500?800rpm ；
[0021](3)往步骤(2)制备而得的溶液中加入硅烷偶联剂，升温至30?50°C，搅拌30?60min，搅拌速率500?800rpm时，然后降至室温，得混凝土密封硬化剂。
[0022]所述混凝土密封硬化剂使用方法为直接喷洒在混凝土表面，用量为0.15?0.30g/m2，室温养护5?7天。
[0023]本发明利用A1203溶胶与Ca2+以及H20反应形成结构致密、高硬度铝酸钙胶凝材料特点，制备新型混凝土密封硬化剂。本发明在密封剂中添加硅烷偶联剂，其水解缩聚后能形成网络状大分子，密实混凝土中孔隙，并提高混凝土疏水性能。本发明在密封剂中添加蜡粉，提高混凝土表面光泽度和疏水性能。本发明在密封剂中添加表面活性剂，从而提高密封剂在混凝土中渗入深度。
【具体实施方式】
[0024]实施例1、
[0025]一种混凝土密封硬化剂(A1203溶胶型耐磨混凝土密封硬化剂)，配方:A1 203溶胶(粒径20nm，pH值3.0，固含量35 % ) 40 %、正硅酸乙酯2 %、双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺3%、聚乙烯蜡粉1%，烷基酚聚氧乙烯醚0.2%、去离子水40%、乙醇13.8%。
[0026]制备方法为:
[0027](1)按重量比称取去离子水和乙醇于容器中，加入作为表面活性剂的烷基酚聚氧乙稀醚以及錯粉，室温搅拌lOmin，搅拌速率lOOOrpm ；
[0028](2)往步骤(1)制备而得的溶液中加入A1203溶胶，室温下继续搅拌lOmin，搅拌速率 500rpm ；
[0029](3)往步骤(2)制备而得的溶液中加入硅烷偶联剂的正硅酸乙酯、双_(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，升温至30 °C，搅拌30min，搅拌速率500rpm时，随后降至室温，得混凝土密封硬化剂。
[0030]制备的混凝土密封硬化剂直接喷洒在混凝土表面，用量为0.15g/m2，养护5天后测试性能。密封硬化剂渗入混凝土深度3mm ;耐磨性较未处理混凝土提高40%;疏水性能较未处理混凝土提高50% ;光泽度较未处理混凝土提高80%。
[0031]实施例2、
[0032]一种混凝土密封硬化剂，配方:A1203溶胶(粒径10nm，pH值3.5，固含量40% )35%、双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺3%、1，2_双(三甲氧基硅基)乙烷5%、聚四氟乙烯蜡粉2 %，烷基酚聚氧乙烯醚0.3%、去离子水45 %、乙醇9.7 %。
[0033]制备方法等同于实施例1。
[0034]制备的混凝土密封硬化剂直接喷洒在混凝土表面，用量为0.20g/m2，养护5天后测试性能。密封硬化剂渗入混凝土深度4mm ;耐磨性较未处理混凝土提高45%;疏水性能较未处理混凝土提高80% ;光泽度较未处理混凝土提高80%。
[0035]实施例3、
[0036]一种混凝土密封硬化剂，配方:A1203溶胶(粒径40nm，pH值4