專利名稱：建筑用水泥基滲透硬化材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種建筑用水泥基滲透硬化材料及其制備方法，具體涉及一種建筑工程中滲透至水泥砂漿、混凝土基層的硬化材料。
背景技術(shù)：
普通水泥砂漿、混凝土由于空隙大而且非常多，容易發(fā)生堿-集料反應(Alkali Aggregation Reaction, AAR)，從而導致在其縫隙中發(fā)生泛堿。隨著時間的推移，泛堿逐漸老化，從而導致工程中往往不可避免產(chǎn)生的開裂。這種開裂導致混凝土結(jié)構(gòu)的強度降低， 從而影響其表面的承重能力，當其表面承重過大時，進而導致開裂嚴重，從而使表層容易起灰、起砂，縮短了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，嚴重時甚至無法正常使用。而且由于使用壽命的縮短將增加建筑成本，這是建筑界普遍存在的問題。比如，普通耐磨地面，除耐磨層本身強度較高外，本質(zhì)上原水泥砂漿、混凝土層即水泥基層本身的物理、化學特性并無明顯改變， 一旦耐磨層磨損、剝落，直接面對基層水泥砂漿或混凝土，老化、起灰、起砂將明顯加劇。中國專利公布CN1472258A提供了一種水泥基滲透結(jié)晶型防水材料及其制備方法，該防水材料由硅酸鹽水泥、甲基萘磺酸鈉縮合物、水性硅烷(或硅氧烷)乳液、十二水硫酸鋁鉀、氫氧化鎂、硅酸鈉、氫氧化鈣、膨潤土、石英砂組成，其通過滲透結(jié)晶過程對混凝土能夠進行有效地防水，但未能徹底改善混凝土結(jié)構(gòu)的強度問題，而且由于其組成成分較多，使得其制備過程較為復雜，同時，由于CN1472258A中提供的防水材料中存在一定量的堿，因此在水泥混凝土材料本身泛堿嚴重時不但造成材料的浪費，而且使得該組合物的效果嚴重下降。綜上所述，有必要尋找一種新型、環(huán)保、制備工藝簡單而且效果好的建筑用水泥基滲透硬化材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明通過深入的研究，發(fā)現(xiàn)了一種建筑用水泥基滲透硬化材料，所述硬化材料的組成簡單且綠色環(huán)保，充分利用縫隙及表面的泛堿，從根本上加強混凝土結(jié)構(gòu)的強度，從而顯著延長了其使用壽命。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種水泥基滲透硬化材料，包括硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物、水性硅烷/硅氧烷、十二水硫酸鋁鉀和水，其中各組分的重量比為
硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物 100
水性硅焼/娃氧烷30-70
十二水硫酸鋁鉀50-80
水350-450。 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述水泥基滲透硬化材料包括如下重量比的各組分
硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物100
水性硅焼/娃氧烷40-60
十二水硫酸鋁鉀60-70
水380-420。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物選自硅酸鋰、氟硅酸鋅、氟硅酸鎂或其混合物。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種提高已固化的水泥材料的強度的方法，包括下述步驟將本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料直接涂覆在所述已固化的水泥材料的表面。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料在涂覆水泥混凝土表面時的用量范圍為30-100g/m2，優(yōu)選為50-70g/m2。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，上述提高水泥材料強度的方法還包括下述步驟在將本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料涂覆在已固化的混凝土結(jié)構(gòu)表面之前，先在所述混凝土結(jié)構(gòu)表面涂覆一層堿混合物。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，所述堿混合物包括無機堿和水。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，所述堿混合物包括如下重量比的各組分水100氫氧化鈣0.1-0.2氫氧化鎂0-0.01。因此，在本發(fā)明的另一方面，還提供了本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料用于提高已固化的水泥材料強度和/或耐磨性的用途。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明組分少，制備過程簡單。(2)本發(fā)明生成的獨特的針狀晶體能填充封堵水泥砂漿、混凝土孔隙和毛細孔；(3)本發(fā)明可以根據(jù)實際情況涂覆一層或兩層，從而可以節(jié)約成本。(4)滲透深度是超強的，滲透深度隨著時間逐漸增長；(5)加密強化作用是持久的；(6)無毒、無污染，可安全地用于接觸飲用水的水泥砂漿、混凝土結(jié)構(gòu)等工程。(7)本發(fā)明施工操作簡單，對水泥砂漿、復雜混凝土基層的適應性好，可采用涂刷或噴涂等工藝操作，施工方法簡單。
具體實施例方式在本發(fā)明的第一方面，提供了一種水泥基滲透硬化材料包括硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物、水性硅烷/硅氧烷乳液和十二水硫酸鋁鉀，其中各組分的重量比為硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物100
水性硅焼/娃氧烷30-70
十二水硫酸鋁鉀50-80
水350-450。在本發(fā)明的組合物材料中水性硅烷/硅氧烷是以乳液形式加入，“水性硅烷/硅氧烷”的重量比是指其中折算的固體含量的重量比?！八怨柰?硅氧烷”指的是水性硅烷或水性硅氧烷，或者這兩者以任意比例混合的混合物。由于水性硅烷和/或水性硅氧烷在本發(fā)明中起水泥改性劑和交聯(lián)劑的作用，并且在這方面水性硅烷和水性硅氧烷的性質(zhì)極其近似，因此它們兩者在本發(fā)明的材料中的具體比例并不重要。只要它們的總量在上述范圍內(nèi)即可。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述水泥基滲透硬化材料包括如下重量比的各組分
硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物 100 水性硅焼/娃氧烷固含量40-60
十二水硫酸鋁鉀60-70
水380-420。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物選自硅酸鋰、氟硅酸鋅、氟硅酸鎂或其混合物。本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料可以通過常規(guī)方法制備，即按前述各組分重量比例稱量各組分，混合均勻，加水攪拌成溶液即可。由于各組分相互反應的反應活性很弱，因此本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料的制備和儲存方法不需要特殊的工藝或設(shè)備，方法簡單，成本低廉。本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料是有機化學物質(zhì)與無機化學物質(zhì)的混合粉末，隨著時間的推移，其成分通過滲透結(jié)晶過程填充普通的混凝土所產(chǎn)生的孔隙，從而能夠增強結(jié)構(gòu)的剛性，提高結(jié)構(gòu)的承重能力以及延長使用壽命。當本發(fā)明的材料涂覆在水泥砂漿、混凝土基面上時，由于基層表面附近的離子濃度較高，從而與水泥砂漿、混凝土內(nèi)部有一定的濃度梯度，形成的濃度梯度為滲透創(chuàng)造了條件，其離子總體上從高濃度處向低濃度處遷移。隨著離子的遷移，化學物質(zhì)以及本發(fā)明中的膠凝成分也遷移到水泥基表層的孔隙中。當有機化學物質(zhì)與本發(fā)明中的凝膠成分遷移至混凝土空隙中后，它們便開始進行類似普通水泥顆粒的水化反應。其活性化學物質(zhì)與混凝土中未水化的水泥顆粒發(fā)生水化反應形成水泥硅化晶體，生成的大量晶體填充封堵混凝土的孔隙和毛細管，使?jié)B透層加密強化。本發(fā)明因其高的離子濃度，需要較普通水泥更長的時間來形成晶體。這種時間上的延遲是有利的，因為這使得水泥顆粒已經(jīng)形成相互連接的孔隙和毛細孔。二次反應時，本發(fā)明開始形成晶體并填充孔隙使孔隙率降至更低。同時也因為本發(fā)明的凝結(jié)時間長，其晶體往往較水泥水化產(chǎn)物更小更致密。晶體這種尺寸上的減小和密度上的增大有助于重新增強填充普通水泥水化孔隙。由于本發(fā)明的滲透作用，其滲入混凝土的深度可達2厘米以上。 本發(fā)明晶體能夠很好地滲入到混凝土結(jié)構(gòu)中，填充孔隙。因此，在本發(fā)明的另一方面，提供了一種提高已固化的水泥材料的強度的方法，包括下述步驟將本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料涂覆在已固化的水泥混凝土的表面。通過滲透硬化過程對水泥砂漿、混凝土進行有效地加密強化處理，從而可以增強混凝土結(jié)構(gòu)的強度。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料在涂覆水泥混凝土表面時的用量范圍為30-100g/m2，優(yōu)選為50-70g/m2。在水泥混凝土材料泛堿現(xiàn)象不是特別嚴重時，為了在水泥混凝土材料中形成如本發(fā)明所述的晶體，可以先在所述水泥混凝土材料上涂覆一層堿混合物，然后再涂覆本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料。這樣使得本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料可以與所述堿混合物發(fā)生反應而生成晶體，從而更好地實現(xiàn)增強結(jié)構(gòu)的剛性，提高結(jié)構(gòu)的承重能力以及延長使用壽命的技術(shù)效果。因此，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的提高已固化的水泥材料的強度的方法還包括下述步驟在將本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料涂覆在已固化的混凝土結(jié)構(gòu)表面之前，先在所述已固化的混凝土結(jié)構(gòu)表面涂覆一層堿混合物。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，所述堿混合物包括無機堿和水。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，所述堿混合物包括如下重量比的各組分水100氫氧化鈣0. 1-0. 2氫氧化鎂0-0.01。通過將上述各組分混合，加水攪拌成溶液后，先將其涂覆在已固化的混凝土結(jié)構(gòu)的表面，然后再將包括硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物、水性硅烷/硅氧烷、十二水硫酸鋁鉀和水的溶液涂覆在其表面。通過補充充足的堿，使得涂覆的兩層成分滲透，從而填充混凝土結(jié)構(gòu)中的孔隙，這就很好的實現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)的滲透硬化，從而提高了水泥砂漿、混凝土的密度和強度。因此，在本發(fā)明的另一方面，還提供了本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料用于提高已固化的水泥材料強度和/或耐磨性的用途。實施例通過下述各實施例對本發(fā)明進行進一步的解釋和說明，應當理解的是，下述各實施例的目的在于使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實施本發(fā)明，并不是為了限制本發(fā)明的范圍。在下述各實施例中，除非特別說明，所使用的溫度為室溫，所使用的壓力為常壓。下述各實施例中測試所用的水泥樣品為C25水泥混凝土。測定方法如GB/T 12988 所述，通過磨坑長度來表示水泥樣品的強度和耐磨0性指標。實施例1-5在實施例1-5中，按照表1所示的組分重量比分別制備了五種本發(fā)明的水泥基滲透硬化材料，并分別測定其對C25水泥混凝土的耐磨性的改善情況，
表1幾種不同配比的水泥基硬化材料配方
權(quán)利要求
1.一種水泥基滲透硬化材料，包括硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物、水性硅烷/硅氧烷、十二水硫酸鋁鉀和水，其中各組分的重量比為硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物 100 水性硅烷/硅氧烷固含量30-70十二水硫酸鋁鉀50-80水350-450。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水泥基滲透硬化材料，其中各組分的重量比為 硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物 100水性硅烷/硅氧烷固含量40-60十二水硫酸鋁鉀60-70水380-420。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水泥基滲透硬化材料，其中所述硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物選自硅酸鋰、氟硅酸鋅、氟硅酸鎂或其混合物。
4.一種提高已固化的水泥材料的強度的方法，包括下述步驟將根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項的水泥基滲透硬化材料直接涂覆在所述已固化的水泥材料的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述水泥基滲透硬化材料在涂覆水泥混凝土表面時的用量范圍為30-100 g/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述方法還包括下述步驟在將根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項的水泥基滲透硬化材料直接涂覆在所述已固化的水泥材料的表面之前，先在所述水泥材料的表面涂覆一層堿混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述堿混合物包括無機堿和水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述堿混合物包括如下重量比的各組分 水100氫氧化鈣0. 1-0. 2氫氧化鎂0-0.01。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項的水泥基滲透硬化材料用于提高水泥材料強度和/或耐磨性的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水泥基滲透硬化材料及其制備方法。所述水泥基滲透硬化材料包括硅酸鹽或氟硅酸鹽或其混合物、水性硅烷/硅氧烷、十二水硫酸鋁鉀和水。本發(fā)明還提供了使用所述水泥基滲透硬化材料提高水泥強度和/或耐磨性的方法及用途。
文檔編號C04B41/50GK102557727SQ20111045430
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者顏正榮 申請人:顏正榮