本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种锂基纳米混凝土硬化剂及其施工方法。
背景技术：
目前，混凝土结构已被广泛地用于建筑领域，但混凝土结构固有的缺陷已成为影响混凝土生命周期长短的主要因素。碱骨料反应(简称ASR)是指混凝土原材料中的水泥、外加剂和水中的碱与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后逐渐反应，生成物吸水膨胀使混凝土产生内应力，致使混凝土膨胀开裂、失去设计性能。ASR不良反应是目前全世界公认的“混凝土结构癌的致命伤”。另外混凝土结构还存在易起灰、耐磨性差和硬度低的缺陷。
为克服上述缺陷，通常有三类补救方法：第一类是直接在混凝土基础施加耐磨层，但此方法存在施工复杂、困难，且造价高的缺点；第二类是在混凝土表面涂覆环氧树脂等高分子涂料，虽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闭性，阻塞了混凝土结构毛细孔的“呼吸透气性”，易造成涂覆层起壳脱皮，寿命短，且维护成本高；第三类是利用硬化剂等反应型材料，期望从根本上解决混凝土固有缺陷，其中最为广泛采用的是硅酸盐类硬化剂。
目前此类硬化剂有三代产品。第一代是以硅酸钠为主的钠基产品，第二代是钾基硅酸盐硬化剂，第三代是硅酸锂基产品。前两代产品能有限地提高混凝土的硬度，但耐久性差，仍然无法有效地抑制混凝土内部的ASR反应。第三代锂基产品是以锂基化合物为主要成分，锂基化合物是唯一能减轻混凝土ASR反应的物质。但目前大部分国内现有的锂系硬化剂由于技术局限对混凝土上述固有缺陷的改善并不理想。
如申请号为201410185988.3的中国发明专利提出了一种水泥密封固化剂及其施工方法，采用8～15份硅酸锂、15～20份硅酸钠、3～5份氟硅酸盐、2～4份磷酸盐以及其余量的水组成。使用该固化剂后混凝土内部能形成坚固、透气的物质，在一定程度上提高了混凝土的硬度、强度等。但是该硬化剂以含有大量钠盐的硅酸化合物为主要成分，混凝土的ASR不良反应得不到有效控制，对混凝土基体的耐久性和抗风化能力的提高有限，而且用量控制不好极易造成泛碱发白，改变混凝土的色泽。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种有效减轻ASR劣化效应，防止混凝土结构开裂；耐久性好；绿色环保；制备方法简便的锂基纳米混凝土硬化剂。
为实现上述目的，本发明提供一种锂基纳米混凝土硬化剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备得到：硅酸锂，5-40％；硅溶胶，10-50％；促进剂，1-5％；渗透剂，1-5％；其余量为水。
进一步，由以下重量百分比的组分制备得到：硅酸锂，20-35％；硅溶胶，25-45％；促进剂，1-3％；渗透剂，0.5-1.5％；其余量为水。
进一步，所述硅溶胶粒径为10～20纳米。
进一步，所述促进剂为偏铝酸钾、偏铝酸钠或硫酸铝钾中的至少一种。
进一步，所述渗透剂为有机硅烷表面活性剂、氟碳表面活性剂中的至少一种。
进一步，制备方法为，将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂、硅溶胶和渗透剂即可。
进一步，将混凝土基面清理、粗磨后，喷涂所述锂基纳米混凝土硬化剂，待固化完全，即可清理基面，进行抛光作业。
本发明所述硅酸锂的用量为5-40％；低于5％，无法起到应有效果；高于40％则易产生白斑，并且造成浪费，影响产品使用性能。
本发明所述硅溶胶的用量为10-50％；低于10％，无法起硬度；高于50％，影响产品扩散性能。
所述的硅酸锂优先选用混凝土专用高活性硅酸锂溶液，其与混凝土具有优异的结合性能。采用硅酸锂溶液，利用碱金属锂离子半径小，溶液粘度低的特点，硅酸锂溶液能迅速地渗透到混凝土内部，并且在渗透剂的作用下，均匀地分散在混凝土的毛细孔中，与混凝土中未水化的钙离子、镁离子络合，经水化后，形成微晶态混凝土自身产物水合硅酸盐(C-S-H)，起到补强效果。不像钠基产物，因锂离子半径小，锂基化合物固化后的产物遇水不可逆不膨胀，能有效地减轻混凝土的ASR反应。
所述的硅溶胶为处于纳米尺寸的二氧化硅胶体。硅溶胶在失去水分时，单体硅酸逐渐聚合成高聚硅胶，随水分的蒸发，胶体分子增大，最后形成具有空间网络形态的有机整体，结构致密且坚硬。纳米硅溶胶拥有极强的渗透性，能高效地渗透到混凝土的毛细孔中，通过促进剂的作用，一方面在三维空间形成相互贯通的凝胶结构并硬化，使得混凝土多孔结构得到有效密实，硬度得到提高，而且增加了混凝土的耐磨性；另一方面亦能与混凝土游离的高价金属离子等发生水化反应，产生坚硬的水合硅酸盐，提高混凝土的强度。
所述的促进剂为偏铝酸钾、偏铝酸钠或硫酸铝钾中的一种或其混合物。优先选用偏铝酸钾。
所述的渗透剂为有机硅烷表面活性剂、氟碳表面活性剂等低表面张力的表面活性剂中的一种或其混合物。所述的有机硅烷表面活性剂为SI-800或Silok8033，氟碳表面活性剂为Zonyl FSJ或FC-4430等。优先选用氟碳表面活性剂。
锂基纳米混凝土硬化剂的具体施工方法，在于混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂本发明所得锂基纳米混凝土硬化剂，待固化完全，即可清理基面，进行抛光作业。
与现有技术相比，本发明产品的主要特点如下：
1、锂基固化组分，有效减轻ASR劣化效应，防止混凝土结构开裂；
2、配合纳米材料，渗透性强，有效地密实混凝土结构；
3、不含树脂基材料，保持混凝土结构的透气性，具有优异的耐久性；
4、无毒不挥发，无污染，符合绿色环保的要求；
5、本发明制备方法简捷，产品成本低，适宜于工业化生产。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂30％；硅溶胶35％；促进剂偏铝酸钾2％，渗透剂FC-4430含量为0.5％，余量为水。
制备方法：将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应30分钟后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了3个等级，渗透深度增加了6.8mm。
实施例2：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂25％；硅溶胶40％；促进剂偏铝酸钾1％，促进剂硫酸铝钾1％，渗透剂SI-800含量为0.5％，余量为水。
将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应1小时后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了4个等级，渗透深度增加了6.5mm。
实施例3：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂35％；硅溶胶25％；促进剂硫酸铝钾1.5％，促进剂偏铝酸钠1.0％，渗透剂FC-4430含量为0.2％，渗透剂Zonyl FSJ含量为0.2％，渗透剂Silok8033含量为0.3％，余量为水。
将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应1小时后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了3个等级，渗透深度增加了7.0mm。
实施例4：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂20％；硅溶胶45％；促进剂硫酸铝钾0.6％，促进剂偏铝酸钠0.4％，渗透剂FC-4430含量为1％，渗透剂Zonyl FSJ含量为0.2％，渗透剂Silok8033含量为0.3％，余量为水。
将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应1小时后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了3个等级，渗透深度增加了6.4mm。
实施例5：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂5％；硅溶胶10％；促进剂硫酸铝钾3％，促进剂偏铝酸钠2％，渗透剂FC-4430含量为1％，渗透剂Zonyl FSJ含量为1％，渗透剂Silok8033含量为1％，余量为水。
将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应30分钟后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了1个等级，渗透深度增加了6.6mm。
实施例6：锂基纳米混凝土硬化剂的制备
原料(重量百分比)：硅酸锂40％；硅溶胶50％；促进剂硫酸铝钾1.5％，促进剂偏铝酸钠1.5％，渗透剂FC-4430含量为2.5％，渗透剂Zonyl FSJ含量为1.5％，渗透剂Silok8033含量为1％，余量为水。
将促进剂溶解于所需水中，之后在搅拌状态下依次向其中加入硅酸锂和硅溶胶，室温下反应1.5小时后，即可得到均质混凝土硬化剂。
在混凝土基面经清理、粗磨后，喷涂硬化剂，固化完全后即可清理基面，进行抛光作业。经测试，与未涂覆硬化剂的混凝土相比，莫氏硬度提高了4个等级，渗透深度增加了6.2mm。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。