本發(fā)明涉及建筑領域，具體而言，涉及一種鋰基納米混凝土硬化劑及其施工方法。

背景技術：

目前，混凝土結構已被廣泛地用于建筑領域，但混凝土結構固有的缺陷已成為影響混凝土生命周期長短的主要因素。堿骨料反應(簡稱ASR)是指混凝土原材料中的水泥、外加劑和水中的堿與骨料中的活性成分反應，在混凝土澆筑成型后逐漸反應，生成物吸水膨脹使混凝土產(chǎn)生內應力，致使混凝土膨脹開裂、失去設計性能。ASR不良反應是目前全世界公認的“混凝土結構癌的致命傷”。另外混凝土結構還存在易起灰、耐磨性差和硬度低的缺陷。

為克服上述缺陷，通常有三類補救方法：第一類是直接在混凝土基礎施加耐磨層，但此方法存在施工復雜、困難，且造價高的缺點；第二類是在混凝土表面涂覆環(huán)氧樹脂等高分子涂料，雖然在一定程度上提高了耐磨性，但高分子涂料形成的涂膜具有封閉性，阻塞了混凝土結構毛細孔的“呼吸透氣性”，易造成涂覆層起殼脫皮，壽命短，且維護成本高；第三類是利用硬化劑等反應型材料，期望從根本上解決混凝土固有缺陷，其中最為廣泛采用的是硅酸鹽類硬化劑。

目前此類硬化劑有三代產(chǎn)品。第一代是以硅酸鈉為主的鈉基產(chǎn)品，第二代是鉀基硅酸鹽硬化劑，第三代是硅酸鋰基產(chǎn)品。前兩代產(chǎn)品能有限地提高混凝土的硬度，但耐久性差，仍然無法有效地抑制混凝土內部的ASR反應。第三代鋰基產(chǎn)品是以鋰基化合物為主要成分，鋰基化合物是唯一能減輕混凝土ASR反應的物質。但目前大部分國內現(xiàn)有的鋰系硬化劑由于技術局限對混凝土上述固有缺陷的改善并不理想。

如申請?zhí)枮?01410185988.3的中國發(fā)明專利提出了一種水泥密封固化劑及其施工方法，采用8～15份硅酸鋰、15～20份硅酸鈉、3～5份氟硅酸鹽、2～4份磷酸鹽以及其余量的水組成。使用該固化劑后混凝土內部能形成堅固、透氣的物質，在一定程度上提高了混凝土的硬度、強度等。但是該硬化劑以含有大量鈉鹽的硅酸化合物為主要成分，混凝土的ASR不良反應得不到有效控制，對混凝土基體的耐久性和抗風化能力的提高有限，而且用量控制不好極易造成泛堿發(fā)白，改變混凝土的色澤。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種有效減輕ASR劣化效應，防止混凝土結構開裂；耐久性好；綠色環(huán)保；制備方法簡便的鋰基納米混凝土硬化劑。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰基納米混凝土硬化劑，其特征在于，由以下重量百分比的組分制備得到：硅酸鋰，5-40％；硅溶膠，10-50％；促進劑，1-5％；滲透劑，1-5％；其余量為水。

進一步，由以下重量百分比的組分制備得到：硅酸鋰，20-35％；硅溶膠，25-45％；促進劑，1-3％；滲透劑，0.5-1.5％；其余量為水。

進一步，所述硅溶膠粒徑為10～20納米。

進一步，所述促進劑為偏鋁酸鉀、偏鋁酸鈉或硫酸鋁鉀中的至少一種。

進一步，所述滲透劑為有機硅烷表面活性劑、氟碳表面活性劑中的至少一種。

進一步，制備方法為，將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰、硅溶膠和滲透劑即可。

進一步，將混凝土基面清理、粗磨后，噴涂所述鋰基納米混凝土硬化劑，待固化完全，即可清理基面，進行拋光作業(yè)。

本發(fā)明所述硅酸鋰的用量為5-40％；低于5％，無法起到應有效果；高于40％則易產(chǎn)生白斑，并且造成浪費，影響產(chǎn)品使用性能。

本發(fā)明所述硅溶膠的用量為10-50％；低于10％，無法起硬度；高于50％，影響產(chǎn)品擴散性能。

所述的硅酸鋰優(yōu)先選用混凝土專用高活性硅酸鋰溶液，其與混凝土具有優(yōu)異的結合性能。采用硅酸鋰溶液，利用堿金屬鋰離子半徑小，溶液粘度低的特點，硅酸鋰溶液能迅速地滲透到混凝土內部，并且在滲透劑的作用下，均勻地分散在混凝土的毛細孔中，與混凝土中未水化的鈣離子、鎂離子絡合，經(jīng)水化后，形成微晶態(tài)混凝土自身產(chǎn)物水合硅酸鹽(C-S-H)，起到補強效果。不像鈉基產(chǎn)物，因鋰離子半徑小，鋰基化合物固化后的產(chǎn)物遇水不可逆不膨脹，能有效地減輕混凝土的ASR反應。

所述的硅溶膠為處于納米尺寸的二氧化硅膠體。硅溶膠在失去水分時，單體硅酸逐漸聚合成高聚硅膠，隨水分的蒸發(fā)，膠體分子增大，最后形成具有空間網(wǎng)絡形態(tài)的有機整體，結構致密且堅硬。納米硅溶膠擁有極強的滲透性，能高效地滲透到混凝土的毛細孔中，通過促進劑的作用，一方面在三維空間形成相互貫通的凝膠結構并硬化，使得混凝土多孔結構得到有效密實，硬度得到提高，而且增加了混凝土的耐磨性；另一方面亦能與混凝土游離的高價金屬離子等發(fā)生水化反應，產(chǎn)生堅硬的水合硅酸鹽，提高混凝土的強度。

所述的促進劑為偏鋁酸鉀、偏鋁酸鈉或硫酸鋁鉀中的一種或其混合物。優(yōu)先選用偏鋁酸鉀。

所述的滲透劑為有機硅烷表面活性劑、氟碳表面活性劑等低表面張力的表面活性劑中的一種或其混合物。所述的有機硅烷表面活性劑為SI-800或Silok8033，氟碳表面活性劑為Zonyl FSJ或FC-4430等。優(yōu)先選用氟碳表面活性劑。

鋰基納米混凝土硬化劑的具體施工方法，在于混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂本發(fā)明所得鋰基納米混凝土硬化劑，待固化完全，即可清理基面，進行拋光作業(yè)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明產(chǎn)品的主要特點如下：

1、鋰基固化組分，有效減輕ASR劣化效應，防止混凝土結構開裂；

2、配合納米材料，滲透性強，有效地密實混凝土結構；

3、不含樹脂基材料，保持混凝土結構的透氣性，具有優(yōu)異的耐久性；

4、無毒不揮發(fā)，無污染，符合綠色環(huán)保的要求；

5、本發(fā)明制備方法簡捷，產(chǎn)品成本低，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實施例1：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰30％；硅溶膠35％；促進劑偏鋁酸鉀2％，滲透劑FC-4430含量為0.5％，余量為水。

制備方法：將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應30分鐘后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了3個等級，滲透深度增加了6.8mm。

實施例2：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰25％；硅溶膠40％；促進劑偏鋁酸鉀1％，促進劑硫酸鋁鉀1％，滲透劑SI-800含量為0.5％，余量為水。

將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應1小時后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了4個等級，滲透深度增加了6.5mm。

實施例3：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰35％；硅溶膠25％；促進劑硫酸鋁鉀1.5％，促進劑偏鋁酸鈉1.0％，滲透劑FC-4430含量為0.2％，滲透劑Zonyl FSJ含量為0.2％，滲透劑Silok8033含量為0.3％，余量為水。

將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應1小時后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了3個等級，滲透深度增加了7.0mm。

實施例4：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰20％；硅溶膠45％；促進劑硫酸鋁鉀0.6％，促進劑偏鋁酸鈉0.4％，滲透劑FC-4430含量為1％，滲透劑Zonyl FSJ含量為0.2％，滲透劑Silok8033含量為0.3％，余量為水。

將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應1小時后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了3個等級，滲透深度增加了6.4mm。

實施例5：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰5％；硅溶膠10％；促進劑硫酸鋁鉀3％，促進劑偏鋁酸鈉2％，滲透劑FC-4430含量為1％，滲透劑Zonyl FSJ含量為1％，滲透劑Silok8033含量為1％，余量為水。

將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應30分鐘后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了1個等級，滲透深度增加了6.6mm。

實施例6：鋰基納米混凝土硬化劑的制備

原料(重量百分比)：硅酸鋰40％；硅溶膠50％；促進劑硫酸鋁鉀1.5％，促進劑偏鋁酸鈉1.5％，滲透劑FC-4430含量為2.5％，滲透劑Zonyl FSJ含量為1.5％，滲透劑Silok8033含量為1％，余量為水。

將促進劑溶解于所需水中，之后在攪拌狀態(tài)下依次向其中加入硅酸鋰和硅溶膠，室溫下反應1.5小時后，即可得到均質混凝土硬化劑。

在混凝土基面經(jīng)清理、粗磨后，噴涂硬化劑，固化完全后即可清理基面，進行拋光作業(yè)。經(jīng)測試，與未涂覆硬化劑的混凝土相比，莫氏硬度提高了4個等級，滲透深度增加了6.2mm。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。