本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)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(shù)：

目前，混凝土結(jié)構(gòu)已被廣泛地用于建筑領(lǐng)域，但混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)(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(yīng)，在混凝土澆筑成型后逐漸反應(yīng)，生成物吸水膨脹使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，致使混凝土膨脹開裂、失去設(shè)計(jì)性能。ASR不良反應(yīng)是目前全世界公認(rèn)的“混凝土結(jié)構(gòu)癌的致命傷”。另外混凝土結(jié)構(gòu)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(bǔ)救方法：第一類是直接在混凝土基礎(chǔ)施加耐磨層，但此方法存在施工復(fù)雜、困難，且造價(jià)高的缺點(diǎn)；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(jié)構(gòu)毛細(xì)孔的“呼吸透氣性”，易造成涂覆層起殼脫皮，壽命短，且維護(hù)成本高；第三類是利用硬化劑等反應(yīng)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(nèi)部的ASR反應(yīng)。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(yīng)的物質(zhì)。但目前大部分國內(nèi)現(xiàn)有的鋰系硬化劑由于技術(shù)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(nèi)部能形成堅(jiān)固、透氣的物質(zhì)，在一定程度上提高了混凝土的硬度、強(qiáng)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(yīng)得不到有效控制，對混凝土基體的耐久性和抗風(fēng)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(shù)實(shí)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(yīng)，防止混凝土結(jié)構(gòu)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(shí)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(jìn)劑，1-5％；滲透劑，1-5％；其余量為水。

進(jìn)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(jìn)劑，1-3％；滲透劑，0.5-1.5％；其余量為水。

進(jìn)一步，所述硅溶膠粒徑為10～20納米。

進(jìn)一步，所述促進(jìn)劑為偏鋁酸鉀、偏鋁酸鈉或硫酸鋁鉀中的至少一種。

進(jìn)一步，所述滲透劑為有機(jī)硅烷表面活性劑、氟碳表面活性劑中的至少一種。

進(jìn)一步，制備方法為，將促進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yīng)有效果；高于40％則易產(chǎn)生白斑，并且造成浪費(fèi)，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(kuò)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(jié)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(diǎn)，硅酸鋰溶液能迅速地滲透到混凝土內(nèi)部，并且在滲透劑的作用下，均勻地分散在混凝土的毛細(xì)孔中，與混凝土中未水化的鈣離子、鎂離子絡(luò)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(bǔ)強(qiáng)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(yīng)。

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(shí)，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(luò)形態(tài)的有機(jī)整體，結(jié)構(gòu)致密且堅(jiān)硬。納米硅溶膠擁有極強(qiáng)的滲透性，能高效地滲透到混凝土的毛細(xì)孔中，通過促進(jìn)劑的作用，一方面在三維空間形成相互貫通的凝膠結(jié)構(gòu)并硬化，使得混凝土多孔結(jié)構(gòu)得到有效密實(shí)，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(jià)金屬離子等發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生堅(jiān)硬的水合硅酸鹽，提高混凝土的強(qiáng)度。

所述的促進(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)行拋光作業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)品的主要特點(diǎn)如下：

1、鋰基固化組分，有效減輕ASR劣化效應(yīng)，防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂；

2、配合納米材料，滲透性強(qiáng)，有效地密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)；

3、不含樹脂基材料，保持混凝土結(jié)構(gòu)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(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)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(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(yīng)30分鐘后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)等級，滲透深度增加了6.8mm。

實(shí)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(jìn)劑偏鋁酸鉀1％，促進(jìn)劑硫酸鋁鉀1％，滲透劑SI-800含量為0.5％，余量為水。

將促進(jìn)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(yīng)1小時(shí)后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)等級，滲透深度增加了6.5mm。

實(shí)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(jìn)劑硫酸鋁鉀1.5％，促進(jìn)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(jìn)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(yīng)1小時(shí)后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)等級，滲透深度增加了7.0mm。

實(shí)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(jìn)劑硫酸鋁鉀0.6％，促進(jìn)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(jìn)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(yīng)1小時(shí)后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)等級，滲透深度增加了6.4mm。

實(shí)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(jìn)劑硫酸鋁鉀3％，促進(jìn)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(jìn)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(yīng)30分鐘后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)等級，滲透深度增加了6.6mm。

實(shí)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(jìn)劑硫酸鋁鉀1.5％，促進(jìn)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(jìn)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(yīng)1.5小時(shí)后，即可得到均質(zhì)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(jìn)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(gè)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(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。