一种水泥基材用液态渗透硬化剂及其制备和施工方法

摘要

本发明提出了一种可单独使用也可组合使用的双组份水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A和组分B，组分A为渗透硬化剂，包括如下重量百分比组分：去离子水60-80％、硅酸钠10-30％和饱和硅酸锂5-15％；组分B为耐磨保护剂，包括如下重量百分比的组分：丙烯酸40-60％、去离子水25-45％和硅溶胶5-20％；使用时，先清理水泥基材，再涂刷渗透硬化剂，最后涂刷耐磨保护剂，也可以根据需要只选择一种组分涂刷。本液态渗透硬化剂无毒、无味、不燃、存储稳定，能明显提高水泥基材的表面强度和耐磨性，防止表面风化和磨损，延长水泥基材的使用寿命；还可以防止霉菌生长，尤其适用于恶劣环境，使用成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种水泥基材用液态渗透硬化剂及其制备和施工方法。

背景技术

水泥基材作为最常用的建筑材料，在现代建筑领域发挥着非常巨大的作用。然而，由于其固有的缺陷及不足，通常存在易起灰、强度低、易开裂、耐磨性差、易渗透油污等问题。为克服上述缺陷，通常采取三种方式进行处理：第一种，在水泥基材表面铺设一耐磨层，这种方式存在造价高、施工麻烦等问题，应用范围窄；第二种，在水泥基材表面涂布环氧树脂等涂料，虽在一定程度上提高了耐磨性，但不会改变水泥基材的强度，再者由于涂料将其表面的孔隙完全堵住，造成内部水汽无法排出，时间久后导致涂膜脱落；第三种，使用混凝土渗透硬化剂，其可以渗入混凝土孔隙并与混凝土发生化学反应从而增强混凝土的硬度及耐磨性，这种方式以施工简单、方便快捷等优势得到了广泛的应用。

中国专利申请号201010543000.8(公布号CN102030560A)提出了一种水性混凝土密封硬化剂及其制备方法，其组分及质量百分比为：硅溶胶30-40％、催化剂0.25-3.0％、表面活性剂0.1-0.5％、甲基硅酸钾1-5％以及去离子水53.0-66.75％。该密封硬化剂可直接喷涂在混凝土表面进行施工，无污染，具有高耐磨性、密封性、防水、防尘性。但是，该密封硬化剂为复合硬化剂，兼具耐磨、防尘、增强硬度等功能，无法满足单一性能提高的使用需要；另外，若使用环境恶劣，其使用效果将大打折扣。

发明内容

本发明旨在提出一种双组份、可单独使用也可组合使用的水泥基材用液态渗透硬化剂及其制备和施工方法，用于解决背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A和组分B，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下重量百分比的组分：去离子水60-80％、硅酸钠10-30％和饱和硅酸锂5-15％；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下重量百分比的组分：丙烯酸40-60％、去离子水25-45％和硅溶胶5-20％。

水泥基材为混凝土，渗透硬化剂中主要成份为无机硅酸盐类，该材料含有大量的Si-OH键，它通过混凝土的毛细管渗透到混凝土的内部，与混凝土中的金属离子及其它活性物质发生反应，生成交联结构的凝胶，使混凝土表面更加密实，提高混凝土表面的硬度及耐磨性，从而改善其机械强度，去除水、油和其它的腐蚀性物质侵入的通道，得到一个无尘、致密的整体。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，其对混凝土具有较强的渗透力，能通过混凝土内的微细孔隙渗透到混凝土的内部，与混凝土中的氢氧化钙及未水化的水泥发生反应，生成硅酸钙和凝胶，使混凝土表面更加密实，硬度提高，耐磨性增加，具有较强的粘结力而成为一个整体。

优选的，渗透硬化剂包括如下重量百分比的组分：去离子水65-75％、硅酸钠15-25％和饱和硅酸锂8-12％；耐磨保护剂包括如下重量百分比的组分：丙烯酸45-55％、去离子水30-40％和硅溶胶10-20％。

更为优选的，渗透硬化剂包括如下重量百分比的组分：去离子水70％、硅酸钠20％和饱和硅酸锂10％；耐磨保护剂包括如下重量百分比的组分：丙烯酸50％、去离子水35％和硅溶胶15％。

一种水泥基材用液态渗透硬化剂的制备方法，渗透硬化剂的制备包括如下操作步骤：向50-70℃去离子水中缓慢加入硅酸钠并低速搅拌至少10min，之后加入饱和硅酸锂溶液并中速搅拌至少10min，最后加入室温去离子水并中速搅拌至少15min，50-70℃去离子水的用量是室温去离子水的用量的2-3倍；耐磨保护剂的制备包括如下操作步骤：向丙烯酸中加入去离子水，低速搅拌至少10min后加入硅溶胶，接着再中速搅拌至少15min。

优选的，向60℃去离子水中缓慢加入硅酸钠并低速搅拌至少10min，之后加入饱和硅酸锂溶液并中速搅拌至少10min，最后加入室温去离子水并中速搅拌至少15min，60℃去离子水的用量是室温去离子水的用量的2.5倍，低速搅拌转速为50-60rpm，中速搅拌150-200rpm。

一种水泥基材用液态渗透硬化剂的施工方法，包括如下操作步骤：

第一步，基层清理：将水泥基材表面浮灰、杂物、沾染物等彻底清理干净直至露出洁净、干燥、坚硬的水泥基材，如为新浇筑的水泥基材，需要养护至少7天方可施工；

第二步，涂刷渗透硬化剂：将渗透硬化剂置于高压喷雾器内，对准水泥基材漫喷，待水泥基材表面充分润湿后将所喷渗透硬化剂涂布均匀；

第三步，涂刷耐磨保护剂：采取与第二步相同的操作在渗透硬化剂层上涂布耐磨保护剂。

优选的，第二步与第三步的操作至少重复2次。

与现有技术相比，本发明提出的水泥基材用液态渗透硬化剂为独立包装的水性双组份，既可单独使用，又可组合使用，无毒、无味、不燃、存储稳定，能明显提高水泥基材的表面强度和耐磨性，防止表面风化和磨损，延长其使用寿命；再者，还可以防止霉菌生长，尤其适应恶劣环境的使用需要，一次涂布无需后期维护，使用成本低。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水60g、硅酸钠30g和饱和硅酸锂10g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸40g、去离子水45g和硅溶胶15g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向50℃去离子水40g中缓慢加入硅酸钠并以50rpm的搅拌速度分散10min，之后加入饱和硅酸锂溶液10g并以150rpm的搅拌速度分散10min，最后加入室温去离子水20g并以160rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸40g中加入去离子水45g，以50rpm的搅拌速度分散10min后加入硅溶胶15g，接着再以150rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了80％，抗压强度提高了50％，抗渗性提高了3倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例2

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水65g、硅酸钠25g和饱和硅酸锂15g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸45g、去离子水40g和硅溶胶15g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向60℃去离子水45g中缓慢加入硅酸钠25g并以55rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液15g并以150rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水20g并以160rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸45g中加入去离子水40g，以50rpm的搅拌速度分散20min后加入硅溶胶15g，接着再以160rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了75％，抗压强度提高了700％，抗渗性提高了3倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例3

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水70g、硅酸钠20g和饱和硅酸锂10g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸50g、去离子水30g和硅溶胶20g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向70℃去离子水50g中缓慢加入硅酸钠20g并以55rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液10g并以150rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水20g并以160rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸50g中加入去离子水30g，以50rpm的搅拌速度分散20min后加入硅溶胶20g，接着再以160rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了70％，抗压强度提高了58％，抗渗性提高了2.5倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例4

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水75g、硅酸钠10g和饱和硅酸锂15g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸55g、去离子水25g和硅溶胶20g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向60℃去离子水50g中缓慢加入硅酸钠10g并以60rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液15g并以150rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水25g并以160rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸55g中加入去离子水25g，以60rpm的搅拌速度分散20min后加入硅溶胶20g，接着再以160rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了55％，抗压强度提高了65％，抗渗性提高了2倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例5

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水80g、硅酸钠15g和饱和硅酸锂5g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸60g、去离子水35g和硅溶胶5g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向70℃去离子水60g中缓慢加入硅酸钠15g并以55rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液5g并以150rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水20g并以180rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸50g中加入去离子水35g，以50rpm的搅拌速度分散15min后加入硅溶胶5g，接着再以160rpm的搅拌速度分散25min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了70％，抗压强度提高了40％，抗渗性提高了3倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例6

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水80g、硅酸钠12g和饱和硅酸锂8g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸60g、去离子水30g和硅溶胶10g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向60℃去离子水60g中缓慢加入硅酸钠12g并以50rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液8g并以170rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水20g并以200rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸60g中加入去离子水30g，以50rpm的搅拌速度分散20min后加入硅溶胶10g，接着再以170rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了50％，抗压强度提高了70％，抗渗性提高了2.5倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例7

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水70g、硅酸钠18g和饱和硅酸锂12g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸40g、去离子水35g和硅溶胶25g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向50℃去离子水50g中缓慢加入硅酸钠18g并以60rpm的搅拌速度分散15min，之后加入饱和硅酸锂溶液12g并以150rpm的搅拌速度分散15min，最后加入室温去离子水20g并以190rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸40g中加入去离子水35g，以50rpm的搅拌速度分散20min后加入硅溶胶25g，接着再以170rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了70％，抗压强度提高了60％，抗渗性提高了2倍，莫氏硬度提高了2个等级。

实施例8

一种水泥基材用液态渗透硬化剂，包括独立包装的组分A 100g和组分B100g，组分A为渗透硬化剂，渗透硬化剂包括如下组分：去离子水70g、硅酸钠20g和饱和硅酸锂10g；组分B为耐磨保护剂，耐磨保护剂包括如下组分：丙烯酸50g、去离子水35g和硅溶胶15g。

上述液态渗透硬化剂的制备方法为，先制备渗透硬化剂：向60℃去离子水50g中缓慢加入硅酸钠20g并以60rpm的搅拌速度分散10min，之后加入饱和硅酸锂溶液10g并以150rpm的搅拌速度分散10min，最后加入室温去离子水20g并以190rpm的搅拌速度分散15min；再制备耐磨保护剂：向丙烯酸50g中加入去离子水35g，以50rpm的搅拌速度分散10min后加入硅溶胶15g，接着再以170rpm的搅拌速度分散15min。

将所制备的渗透硬化剂分2次涂布在水泥基材上(水泥基材已事先经过基层清理)，第一次涂布均匀后处于湿润状态至少一个小时后再涂布第二次，第二次涂布均匀后至少一个小时再涂布所制备的耐磨保护剂，耐磨保护剂至少涂布二次，方法同上，最后再养护至少一周。与空白样相比，涂布后的水泥基材表面有光泽，无掉灰现象，磨损损耗降低了90％，抗压强度提高了80％，抗渗性提高了4倍，莫氏硬度提高了3个等级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。