溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種混凝土密封硬化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土作為一種廣泛使用的建筑材料，在現代建筑工程中發揮著巨大的作用。然而，普通混凝土作為地坪和路面材料由于其耐磨性差，影響其應用。提高混凝土耐磨性的方法主要有三類，第一類是在混凝土表面鋪設一層耐磨層，耐磨層為瓷磚、石材或者耐磨地坪等，但是存在造價高、施工繁瑣，地面高度改變較大等問題，因而適用范圍少；第二類是在混凝土表面涂布環氧樹脂、聚脲樹脂等涂料，雖然耐磨性有一定的提高，但是涂料不會改善混凝土的強度，而且有機涂膜將混凝土表面孔隙完全堵住，造成內部水汽不能自由排出，容易造成起殼脫層，此外，有機涂膜使用壽命較短，維護成本高；第三類是使用混凝土滲透硬化劑，混凝土滲透硬化劑是一類能滲入混凝土孔隙并與其發生反應從而增強混凝土的物質，采用此技術提高混凝土地坪耐磨性具有施工方便、造價低廉、耐久性高、硬度耐磨性提升明顯等特點。
[0003]目前，國內外市場上混凝土滲透硬化劑主要有三類產品:第一類是以硅酸鈉為主要成分的鈉基鹽類產品，其可以提高混凝土強度和耐磨性，但其pH值往往在12左右，易在混凝土表面形成堿性物質、鹽類物質等析出，不僅影響地面美觀度，而且造成地面發滑，嚴重影響使用。此外，強堿性的金屬離子容易和混凝土中的堿骨料發生反應，產生體積膨脹的副產物，導致地面生產細小裂紋，甚至裂縫，嚴重時對地坪強度造成破壞，引發安全問題；第二類是以硅酸鉀為主要成分的鉀基鹽產品，其性能與鈉基鹽相比無明顯提高；第三類是以硅酸鋰為主要成分的鋰基鹽產品，這種硬化劑密封硬化效果較好，可大幅提高混凝土地面的抗壓強度和耐磨性，還可避免前兩代產品出現的泛堿發白的通病，是本領域的研究重點。但該技術主要掌握在歐美國家手中，我國雖然有一些研究，但是產業化產品很少。如CN200910055825.2公開了以硅酸鋰為主要成份，氟硅酸鎂、硅烷乳液、丙烯酸樹脂乳液、石蠟和水為第二組份的硬化劑制備方法。使用方法是第一組份使用并干燥后再刷涂第二組份。該專利技術主要利用硅酸鋰和混凝土反應，起增強作用。氟硅酸鎂、硅烷乳液起一定的疏水作用，丙烯酸樹脂乳液、石蠟則起光亮劑作用。該方法存在硅酸鋰增硬反應速度慢，石蠟等光亮劑有效期比較短，多種組分混溶效果不好而出現渾濁等問題。另外，CN101618956A也記載了一種雙組分的水性地面硬化劑及其制備方法，首先是制備第一組分硅酸鋰溶液并將其涂刷到水泥混凝土表面，待其干燥后，涂刷以有機樹脂為主要成分的第二組分，干燥養護l-3d后便能提高混凝土表面光潔度，減少粉塵產生。該發明綜合利用了鋰基鹽硬化劑和有機樹脂硬化劑雙重的作用來實現其密實硬化作用，但其施工起來比較麻煩，且由于涉及到兩組分，在運輸及儲存十分不方便。
[0004]除硅酸鹽類無機密封硬化劑外，近幾年來又興起了以納米硅溶膠為主要成分的無機密封硬化劑，硅溶膠含有大量硅氧鍵，能和混凝土中游離的Ca2+以及Η 20形成混凝土的主要強度物質水合硅酸鈣(C-SH)，從而提高混凝土耐磨性能。如CN201010543000.8公開了利用納米級硅溶膠滲透到混凝土孔隙中，在偏鋁酸鉀催化作用下與氫氧化鈣及未水化的水泥發生反應，生成交聯結構的凝膠，降低混凝土磨耗45?60%。
[0005]A1203溶膠是帶正電的氧化鋁微細粒子均勻分散在水中的膠體溶液，具有黏接性、易分散性、水溶可逆性、懸浮性、正電性、吸附性等特性，可廣泛應用于無機纖維及耐火材料、陶瓷工業、紡織纖維制品、工業布、絨毛行業、造紙工業等領域中。A1203溶膠粒徑小，反應活性高，如同硅溶膠可與混凝土中游離的Ca2+以及H20反應生成鋁酸鈣膠凝材料，而鋁酸鈣是高鋁水泥成分，結構致密，強度高，因此可開發成為一種新型混凝土密封硬化劑。

【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種A1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑及其制備方法。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供一種A1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑，該混凝土密封硬化劑由以下質量百分比的組份組成:A1203溶膠30?60%、硅烷偶聯劑5?10%、蠟粉1?5%，表面活性劑0.1?0.5%、乙醇5?15% (較佳為7?15% );余量為去離子水。
[0008]作為本發明的A1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑的改進:
[0009]A1203溶膠粒徑10?40nm，pH值3?5，固含量20?50% ；
[0010]所述硅烷偶聯劑為正硅酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮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、雙-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，雙-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、ι，2-雙(三甲氧基硅基)乙烷中的至少一種(即，為一種或多種)；
[0011]所述蠟粉為聚乙烯蠟粉或聚四氟乙烯蠟粉；
[0012]所述表面活性劑為非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑。
[0013]作為本發明的Α1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑的進一步改進:
[0014]Α1203溶膠粒徑10?20nm，pH值3.5?4.5，固含量20?40% ；
[0015]所述硅烷偶聯劑為雙_(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、雙_(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、1，2_雙(三甲氧基硅基)乙烷中的至少一種(即，為一種或多種)；
[0016]所述蠟粉為聚四氟乙烯蠟粉；
[0017]所述表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚。
[0018]本發明還同時提供了上述A1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑的制備方法(配方如上所述)，其特征是依次進行以下步驟:
[0019](1)稱取去離子水和乙醇于容器中，加入表面活性劑和蠟粉，室溫攪拌10?30min，攪拌速率 1000 ?2000rpm ；
[0020](2)往步驟⑴制備而得的溶液中加入A1203溶膠，室溫下繼續攪拌10?30min，攪拌速率500?800rpm ；
[0021](3)往步驟(2)制備而得的溶液中加入硅烷偶聯劑，升溫至30?50°C，攪拌30?60min，攪拌速率500?800rpm時，然后降至室溫，得混凝土密封硬化劑。
[0022]所述混凝土密封硬化劑使用方法為直接噴灑在混凝土表面，用量為0.15?0.30g/m2，室溫養護5?7天。
[0023]本發明利用A1203溶膠與Ca2+以及H20反應形成結構致密、高硬度鋁酸鈣膠凝材料特點，制備新型混凝土密封硬化劑。本發明在密封劑中添加硅烷偶聯劑，其水解縮聚后能形成網絡狀大分子，密實混凝土中孔隙，并提高混凝土疏水性能。本發明在密封劑中添加蠟粉，提高混凝土表面光澤度和疏水性能。本發明在密封劑中添加表面活性劑，從而提高密封劑在混凝土中滲入深度。
【具體實施方式】
[0024]實施例1、
[0025]一種混凝土密封硬化劑(A1203溶膠型耐磨混凝土密封硬化劑)，配方:A1 203溶膠(粒徑20nm，pH值3.0，固含量35 % ) 40 %、正硅酸乙酯2 %、雙-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺3%、聚乙烯蠟粉1%，烷基酚聚氧乙烯醚0.2%、去離子水40%、乙醇13.8%。
[0026]制備方法為:
[0027](1)按重量比稱取去離子水和乙醇于容器中，加入作為表面活性劑的烷基酚聚氧乙稀醚以及錯粉，室溫攪拌lOmin，攪拌速率lOOOrpm ；
[0028](2)往步驟(1)制備而得的溶液中加入A1203溶膠，室溫下繼續攪拌lOmin，攪拌速率 500rpm ；
[0029](3)往步驟(2)制備而得的溶液中加入硅烷偶聯劑的正硅酸乙酯、雙_(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，升溫至30 °C，攪拌30min，攪拌速率500rpm時，隨后降至室溫，得混凝土密封硬化劑。
[0030]制備的混凝土密封硬化劑直接噴灑在混凝土表面，用量為0.15g/m2，養護5天后測試性能。密封硬化劑滲入混凝土深度3mm ;耐磨性較未處理混凝土提高40%;疏水性能較未處理混凝土提高50% ;光澤度較未處理混凝土提高80%。
[0031]實施例2、
[0032]一種混凝土密封硬化劑，配方:A1203溶膠(粒徑10nm，pH值3.5，固含量40% )35%、雙-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺3%、1，2_雙(三甲氧基硅基)乙烷5%、聚四氟乙烯蠟粉2 %，烷基酚聚氧乙烯醚0.3%、去離子水45 %、乙醇9.7 %。
[0033]制備方法等同于實施例1。
[0034]制備的混凝土密封硬化劑直接噴灑在混凝土表面，用量為0.20g/m2，養護5天后測試性能。密封硬化劑滲入混凝土深度4mm ;耐磨性較未處理混凝土提高45%;疏水性能較未處理混凝土提高80% ;光澤度較未處理混凝土提高80%。
[0035]實施例3、
[0036]一種混凝土密封硬化劑，配方:A1203溶膠(粒徑40nm，pH值4