CN104761287A - 一种水泥地面结晶硬化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水泥地面结晶硬化剂及其制备方法,通过该剂在水泥地面的渗透相溶及其化学反应,结晶硬化,实现水泥地面致密憎水层的形成,达到水泥地面强化,封堵防水功效。从而有效隔绝或消除水泥地面“壁癌”的产生环境,水泥地面的硬度及其耐磨度提高了两倍以上、使用寿命大大延长,不改变水泥外观本色,光洁度、美观度十分完美。
Description
技术领域:
本发明涉及一种水泥地面结晶硬化剂及其制备方法,属于建筑材料领域。
背景技术:
水泥在凝固过程中,混凝土中可溶解的成份(如游离钙,CaO)随水溶解,在水份蒸发之后,析出白色的盐晶类附着物质,只要水源不被断绝,这种盐析的过程就难以消失,从而导致水泥面风化塌陷、体积膨胀、墙面起泡、鼓起、碎裂、剥落、开裂破损与剥落,往往也容易孳生霉菌和细菌,腐蚀钢筋,减低建筑物的寿命。水泥的“壁癌”是一项世界性的混凝土建筑材料难题。人们寻找和消除水泥“壁癌”的方法,基本都是围绕除水或防水、封堵几个方面来消除其困扰,本发明就是围绕防水封堵原理来实现的。
公开号为CN 102092980A的中国专利“一种水泥负温硬化剂”,由22%乙酸钠、4%木素磺酸钙、22%尿素和余量硫酸钠混合制成,虽然能在零下的负温状态下施工,但硬化后的水泥封堵性能不佳,水溶性依然较强;公开号为CN 101618956A的中国专利“双组分水性地面硬化剂及其制备方法”,由第一组分为2~5模数的85%硅酸锂溶液;第二组分中含有氟硅酸镁为26%,硅烷乳液的固含量为2.5%,丙烯酸树脂乳液的固含量为3%,石蜡为0.5%,水为68%。该专利硬化效果明显,但耐磨性不高,因为使用了丙烯酸树脂乳液,其本身的耐磨防水寿命以及耐候性不长,高分子也同样具有风化特性。本发明采用渗透反应、结晶硬化、形成致密憎水膜层,实现了封堵防水功能,从而有效隔绝或消除水泥地面“壁癌”的产生环境,水泥地面的硬度及其耐磨度提高了两倍以上、使用寿命长达百年,不改变水泥外观本色,光洁度、美观度十分完美。
发明内容:
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题,并提供一种封堵防水性好、硬度高、耐磨性能强,水泥面抗风化能力优良的一种水泥地面结晶型硬化剂及其制备方法。
本发明采用渗透反应、结晶硬化、形成致密憎水膜层,实现了封堵防水功能,从而有效隔绝或消除水泥地面“壁癌”的产生环境,水泥地面的硬度及其耐磨度提高了两倍以上、使用寿命长达百年,不改变水泥外观本色,光洁度、美观度十分完美。
本发明的目的是由以下技术方案实现的:
一种水泥地面结晶硬化剂,包括如下重量百分比的原料组成:正硅酸盐复合物60%~850%;渗透剂1%~10%;强化剂1%~10%;速干剂10%~20%。
进一步优选为包括如下重量百分比的原料组成:正硅酸盐复合物75%;渗透剂4%;强化剂6%;速干剂15%。
所述的正硅酸盐复合物是将2.3~3.3细度模数的硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐在常温下,混合,搅拌30min-60min至透明,沉降24h后过滤制得,其中,硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐的质量比为1:1~3:1:0.5~1.5,该正硅酸盐复合物理化指标符合:pH值为11.5~12.5;运动粘度(25℃)为4.5~5.5mm2/s;密度(ρ20)为1.060~1.080;金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O、MgO)含量为2.5~3.0;SiO2含量为6.0~8.5;正硅酸盐复合物模数M(按Na2O计)为2.3~3.3。
进一步优选为硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐的质量比为1:1.25:1:0.5。
所述渗透剂由脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、聚氧乙烯醚(JFC-S)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(快速渗透剂-T)中的一种或多种组成;若为两种,则按质量比计,JFC:JFC-S=1:0.5-2.5、JFC:快速渗透剂-T=1:0.5-3.5、JFC-S:快速渗透剂-T=1:0.5-1.5;若为三种,则按质量比计,JFC:JFC-S:快速渗透剂-T=1:2:3。
进一步优选为所述渗透剂由脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(快速渗透剂-T)混合而成,按质量比计,JFC:快速渗透剂-T=1:3。
所述强化剂由硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐中的一种或多种组成,若为两种,则任意两强化剂原料按任意比混合;若为三种,则,硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐按质量比1:1:1~8复配而成。
进一步优选为所述的强化剂由硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐混合而成,其中,硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐按质量比1:1:4。
所述速干剂由水、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)中的一种或两种组成,若为两种,水与MMB按质量比1:0.5-1.5复配而成。
进一步优选为所述速干剂由水、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)组成,其中,水与MMB的质量比为8:7。
采用上述技术方案实施水泥地面结晶硬化剂的工艺,具体将上述的水泥地面结晶硬化剂,均匀涂抹或喷涂在需要硬化的水泥地面上2~3次,常温自然渗透、结晶硬化72小时以上,即可得到水泥地面强度提高两倍的硬化地面。采用转速1000~5000r/min高速抛光机或晶面处理机或偏心抛光机,应用各色不同目数(如:50目、150目、300目、500目、800目、1000目、1500目、2000目、3000目、5000目、6000目)的百洁垫、钢丝垫磨片或金刚石树脂磨片抛光,可以得到不同光洁度的结晶硬化地面,增加水泥地面的耐候性,延长使用寿命。
本发明一种水泥地面结晶型硬化剂及其制备方法的有益效果:
1、本发明一种水泥地面结晶型硬化剂,采用正硅酸盐复配物和水泥成分具有最大的相似度,引入复合渗透剂,提高了本发明所述的地面渗透性,从而最大限度的深入水泥表层,促使本剂与水泥面的相溶、化学结晶硬化反应,促使地面表层形成3mm~5mm憎水憎油致密层,起到有益的封堵防水防渗油功效。
3、适应各种水泥地面的强化、封堵防水,渗入地面内部于结构混凝土完全一体化,不会有起泡、剥落现象,结构坚固,具有防止水泥地面泛碱和龟裂纹出现的功能。
3、使用本剂处理过的水泥地面,其耐磨程度比未处理过的强度提高80%以上。耐刮花,修补刮痕方法简单。
4、防滑性好,不会产生粉尘,可达到食品级、药品级的防尘要求。
5、耐腐蚀,可抵受化学品侵蚀。
6、使用本剂处理过的水泥地面,污渍、轮胎渍等均不会再次渗人,地面清洁只需要使用普通肥皂水便很容易清洁。
7、修补或翻新,只需在需要修补或翻新的地方洗刷干净后涂(噴)上本发明的硬化剂刮匀,第三天即可使用。
8、历久长新,清理容易,一周内出现光泽,且越用越光亮。
9、可以在水泥地面原浆抹光初凝后马上施工,不占工期。新旧水泥地面都可施工,。
10、施工方法简便易行,喷涂或涮刮均可。
11、安全性,环保性符合所有VOC规则,无毒、不燃,环保。
具体实施方式:
下面结合实施例更详细地说明本发明,尽管本发明并不限于它们。
所述的配方还可以为(以下所述的均为质量百分含量):
正硅酸盐复合物含量为60%~85%质量;
渗透剂含量为0%~10%质量;
强化剂含量为0%~10%质量;
速干剂含量为10%~20%质量。
所述的配方优选为:
正硅酸盐复合物含量为65%~80%质量;
渗透剂含量为1%~5%质量;
强化剂含量为1%~8%质量;
速干剂含量为12%~18%质量。
所述的配方进一步优选为:
正硅酸盐复合物含量为75%质量;
渗透剂含量为4%质量;
强化剂含量为6%质量;
速干剂含量为15%质量。
所述其中的正硅酸盐复合物为:2.3~3.3模数的硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐,按1:1~3:1:0.5~1.5重量分数复配而成的。
所述渗透剂由脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、聚氧乙烯醚(JFC-S)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(快速渗透剂-T)中的一种或多种组成;若为两种,则按质量比计,JFC:JFC-S=1:0.5-2.5、JFC:快速渗透剂-T=1:0.5-3.5、JFC-S:快速渗透剂-T=1:0.5-1.5;若为三种,则按质量比计,JFC:JFC-S:快速渗透剂-T=1:2:3。
所述强化剂由硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐中的一种或多种组成,若为两种,则任意两强化剂原料按任意比混合;若为三种,则,硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐按质量比1:1:1~8复配而成。
所述速干剂由水、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)中的一种或两种组成,若为两种,水与MMB按质量比1:0.5-1.5复配而成。
实施例1正硅酸盐复合物对不同水泥地面强度的影响试验
按标准方法制作以常用的P.C 32.5普通硅酸盐水泥、中砂配C20混合砂浆(每立方米砂浆配比为水泥305kg;砂685kg;水175kg),养护7.07cm×7.07cm×7.07cm的正立方体试件若干件,在28d龄期(摩氏硬度5~6、里氏硬度307、光亮度18.6、摩擦止滑性0.71),作为本次试验的水泥地面试块(以下简称标准试块)。
按表1中不同配比量,依次称取各组分,在常温下进行混合、搅拌复合均匀,保持搅拌30min~60min至透明,得到6种“水泥地面结晶硬化剂”样品,分别小心地涂抹在上述标准试块上,自然风干72h,按水泥地面强度检测方法测定“摩氏硬度、里氏硬度、光亮度、摩擦止滑性”(以下简称水泥地面强度四项指标,以下各表相同)。
表1 正硅酸盐复合物对水泥地面强度的影响试验数据
名称及项目 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
锂盐 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
钠盐 | 47.5 | 40 | 32.5 | 25 | 17.5 | 10 |
钾盐 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
镁盐 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 | 15 |
小计,% | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
其它添加剂,% | 40 | 35 | 30 | 25 | 20 | 15 |
总量,% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
摩氏硬度 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | 7~8 | 7~8 | 7~8 |
里氏硬度HL | 562 | 577 | 601 | 611 | 609 | 610 |
光亮度,XGP | 28 | 28.8 | 29.5 | 30.7 | 30 | 29.3 |
摩擦止滑性 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
其他添加剂即渗透剂、强化剂、速干剂在上述配方范围内进行复配,复配后,按上述质量份数再与正硅酸盐复合物复配,分析不同硅酸盐及添加不同量后对水泥地面的影响。
表1数据说明,水泥地面强度于锂盐和镁盐的加入量成正相关关系,其加入量越多,水泥地面强度就越高,以4#为最佳。
实施例2渗透剂对水泥地面强度的影响试验数据
涂抹在标准试块上的“水泥地面结晶硬化剂”渗透入其内部越深,数量越多,经过72小时结晶在标准试块上的物质就越多,强度也就会越高。渗透剂会加速本剂的渗透,使得结晶层加深,硬度层加厚,地面的硬化强度就会越好。
表2 渗透剂对水泥地面强度的影响试验数据
名称及项目 | 7# | 8# | 9# | 10# | 11# |
JFC | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
JFC-S | 0 | 1 | 2 | 0 | 2 |
快速渗透剂-T | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 |
小计,% | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 |
其它添加剂,% | 24 | 23 | 22 | 21 | 19 |
4#正硅酸盐复合物,% | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
总量,% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
摩氏硬度 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | 7~8 | 7~8 |
里氏硬度HL | 551 | 573 | 600 | 608 | 608 |
光亮度,XGP | 28.7 | 28.7 | 29.1 | 29.9 | 29.7 |
摩擦止滑性 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.77 |
其他添加剂即强化剂、速干剂在上述配方范围内进行复配,复配后,按上述质量份数再与4#正硅酸盐复合物及渗透剂复配,分析不同渗透剂及添加不同量后对水泥地面的影响。
表2数据说明,渗透剂对水泥地面强度也具有提高作用。渗透性越好,硬化剂在流体状况渗人水泥地面层的SiO2含量越多,特定时间内(72h)结晶的SiO2含量越多,地面强度越高。同样,地面硬度深度就会越深,地面耐候性、使用寿命也会越持久。以10#为最佳。
实施例3强化剂对水泥地面强度的影响试验数据
SiO2增强水泥地面强度是有限的,利用硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐结晶后硬度比SiO2高这一特性,选择合理的复配比例,有利于“水泥地面结晶硬化剂”整体结晶硬度的提高。
表3 强化剂对水泥地面强度的影响试验数据
名称及项目 | 12# | 13# | 14# | 15# | 16# | 17# |
硼酸盐 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
磷酸盐 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
镁酸盐 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
小计,% | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
其它添加剂,% | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 |
4#正硅酸盐复合物,% | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
总量,% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
摩氏硬度 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | 7~8 | 7~8 | 7~8 |
里氏硬度HL | 577 | 577 | 589 | 632 | 630 | 632 |
光亮度,XGP | 28.9 | 28.9 | 29.1 | 31.2 | 31.2 | 31.5 |
摩擦止滑性 | 0.75 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
其他添加剂即渗透剂、速干剂在上述配方范围内进行复配,复配后,按上述质量份数再与4#正硅酸盐复合物及增强剂复配,分析不同增强剂及添加不同量后对水泥地面的影响。
表3数据说明,强化剂含量越高,水泥地面强度越高,其中镁酸盐对强度的提高贡献最大,但加入量过大,会导致渗透性能变差。以15#为最佳。
实施例4速干剂对水泥地面强度的影响试验
“水泥地面结晶硬化剂”对水泥地面强度效果,与本剂的结晶速度有关。结晶速度过快,结晶不完全,强度降低;过慢,影响施工周期。
表4 速干剂对水泥地面强度的影响试验数据
名称及项目 | 18# | 19# | 20# | 21# | 22# | 23# |
水 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 9 |
MMB | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
小计,% | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 18 |
其它添加剂,% | 13 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 |
4#正硅酸盐复合物,% | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 |
总量,% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
摩氏硬度 | 6~7 | 6~7 | 6~7 | 7~8 | 7~8 | 7~8 |
里氏硬度HL | 566 | 569 | 580 | 596 | 593 | 589 |
光亮度,XGP | 30.1 | 30.5 | 29.8 | 30.7 | 30.6 | 29.8 |
摩擦止滑性 | 0.75 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
其他添加剂即渗透剂、强化剂在上述配方范围内进行复配,复配后,按上述质量份数再与4#正硅酸盐复合物及速干剂复配,分析不同速干剂及添加不同量后对水泥地面的影响。
表4数据说明,挥发速度越均匀,结晶效果越好,水泥地面硬度越高。以21#为最佳。
实施例5“水泥地面结晶硬化剂”最佳复配试验
按照上述实施例结果,进行“水泥地面结晶硬化剂”最佳复配试验验证数据如表5。
表5 “水泥地面结晶硬化剂”最佳复配试验验证数据
名称及项目 | 24# | 25# | 26# | 27# | 28# | 29# |
正硅酸盐复合物,% | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
渗透剂复合物,% | 10 | 8 | 7 | 4 | 2 | 2 |
强化剂复合物,% | 10 | 8 | 7 | 6 | 4 | 3 |
速干剂,% | 20 | 19 | 16 | 15 | 12 | 10 |
总量,% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
摩氏硬度 | 7~8 | 7~8 | 7~8 | 7~8 | 7~8 | 7~8 |
里氏硬度HL | 600 | 599 | 604 | 630 | 609 | 610 |
光亮度,XGP | 31.8 | 30.5 | 31.3 | 32.5 | 31.9 | 32.1 |
摩擦止滑性 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
表5数据说明,在本发明的实施范围内复配的“水泥地面结晶硬化剂”都有较好的强化水泥地面的良好效果,以27#为最佳。
实施例6“水泥地面结晶硬化剂”涂覆后的渗透硬化时间的考核
根据“水泥地面结晶硬化剂”结晶硬化原理,渗透时间越长,渗透深度越深,硬化时间越长,被涂覆的水泥地面硬度会越高。对于特定的本发明“水泥地面结晶硬化剂”涂层而言,合理地渗透硬化时间对于工艺应用和取得满意效果息息相关。选用4#、10#、15#、21#、27#样品做对比试验,结果见表6。
表6 “水泥地面结晶硬化剂”涂覆(以涂抹3次为标准)后的渗透硬化时间的考核数据
表6数据说明,“水泥地面结晶硬化剂”涂覆(以涂抹3次为标准)渗透硬化72h时间后,水泥地面强度数据达到最大,并保持稳定,因此,选择“水泥地面结晶硬化剂”涂覆3次后的渗透硬化时间为72h。
“水泥地面结晶硬化剂”制备工艺:
按权利要求4制备正硅酸盐,按权利要求1~3中配比量,依次称取各组分,在常温下进行混合、搅拌复合均匀,保持搅拌30min~60min至透明,沉降24h,过滤得到“水泥地面结晶硬化剂”产品。
“水泥地面结晶硬化剂”的实施工艺:
将“水泥地面结晶硬化剂”均匀涂抹或喷涂在需要硬化的水泥地面上2~3次,常温自然渗透、结晶硬化72小时以上,即可得到水泥地面强度提高两倍的硬化地面。采用转速1000~5000r/min高速抛光机或晶面处理机或偏心抛光机,应用各色不同目数(如:50目、150目、300目、500目、800目、1000目、1500目、2000目、3000目、5000目、6000目)的百洁垫、钢丝垫磨片或金刚石树脂磨片抛光,可以得到不同光洁度的结晶硬化地面,增加水泥地面的耐候性,延长使用寿命。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,包括如下重量百分比的原料组成:正硅酸盐复合物60%~85%;渗透剂1%~10%;强化剂1%~10%;速干剂10%~20%。
2.根据权利要求1所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,包括如下重量百分比的原料组成:正硅酸盐复合物75%;渗透剂4%;强化剂6%;速干剂15%。
3.根据权利要求1-2任一项所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述的正硅酸盐复合物是将2.3~3.3细度模数的硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐在常温下,混合,搅拌30min-60min至透明,沉降24h后过滤制得,其中,硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐的质量比为1:1~3:1:0.5~1.5,该正硅酸盐复合物理化指标符合:pH值为11.5~12.5;运动粘度(25℃)为4.5~5.5mm2/s;密度(ρ20)为1.060~1.080;金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O、MgO)含量为2.5~3.0;SiO2含量为6.0~8.5;正硅酸盐复合物模数M(按Na2O计)为2.3~3.3。
4.根据权利要求3所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,硅酸锂盐、硅酸钠盐、硅酸钾盐、硅酸镁盐的质量比为1:1.25:1:0.5。
5.根据权利要求1-2任一项所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述渗透剂由脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、脂肪醇聚氧乙烯醚-聚醚(JFC-S)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(快速渗透剂-T)中的一种或多种组成;若为两种,则按质量比计,JFC:JFC-S=1:0.5-2.5、JFC:快速渗透剂-T=1:0.5-3.5、JFC-S:快速渗透剂-T=1:0.5-1.5;若为三种,则按质量比计,JFC:JFC-S:快速渗透剂-T=1:2:3。
6.根据权利要求5所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述渗透剂由
脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(快速渗透剂-T)混合而成,按质量比计,JFC:快速渗透剂-T=1:3。
7.根据权利要求1-2任一项所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述强化剂由硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐中的一种或多种组成,若为两种,则任意两强化剂原料按任意比混合;若为三种,则,硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐按质量比1:1:1~8复配而成。
8.根据权利要求7所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述的强化剂由硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐混合而成,其中,硼酸盐、磷酸盐、镁酸盐按质量比1:1:4。
9.根据权利要求1-2任一项所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述速干剂由水、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)中的一种或两种组成,若为两种,水与MMB按质量比1:0.5-1.5复配而成。
10.根据权利要求9所述的水泥地面结晶硬化剂,其特征在于,所述速干剂由水、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)组成,其中,水与MMB的质量比为8:7。
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