本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是指一种渗透型地坪硬化剂及其制备方法。
背景技术：
混凝土材料虽然强度较高，但普通混凝土在使用过程中仍然存在着一些缺陷，如混凝土地面极易产生灰尘、容易磨损，使用性能随时间急剧降低。因此，在工业厂房、停车场、超市、仓库等要求耐冲击负荷较频繁及要求洁净场所，在施工时一般会在混凝土表面浇筑一层金钢砂高耐磨层作为地坪材料。
金钢砂耐磨地坪层虽然相对于混凝土层强度更高，耐磨性好，表面强度（压痕直径）小于等于3.3毫米，抗压强度在80mpa以上（按国标jc/t906-2002混凝土地面用水泥基耐磨材料），但仍然有混凝土固有的缺陷，表面易起尘，表面硬度仍不够，防水，防渗性能不理想，抗渗透性能较差。金钢砂耐磨地坪层实质就是一种高强度水泥基砂浆层。它的抗渗透性能远不及环氧地坪，在某些经常有油污存在的车间如机械加工车间等，油污很容易渗入地坪内部，造成无法彻底清洁。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种渗透型地坪硬化剂及其制备方法，以提高混凝土的表面密实度，增强混凝土的抗渗能力和强度，硬度，从而不起尘，防水抗渗，表面易清洁，提高硬度后，地坪经抛光后，光泽度明显提高。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种渗透型地坪硬化剂，按重量份包括下列组分：
去离子水500～3000份
氢氧化锂10～70份
氢氧化钾1～50份
硅酸200～500份
甲基硅酸50～300份
硅烷偶联剂50～300份
硅烷聚合物5～50份
稳定剂1～40份
表面活性剂1～7份。
优选的，按重量份包括下列组分：
去离子水500～2600份
氢氧化锂12～65份
氢氧化钾2～42份
硅酸210～460份
甲基硅酸50～270份
硅烷偶联剂60～280份
硅烷聚合物5～44份
稳定剂3～35份
表面活性剂1～6份。
优选的，按重量份包括下列组分：
去离子水600～2200份
氢氧化锂15～60份
氢氧化钾2～40份
硅酸210～430份
甲基硅酸50～250份
硅烷偶联剂60～220份
硅烷聚合物5～40份
稳定剂3～30份
表面活性剂1～6份。
优选的，按重量份包括下列组分：
去离子水600～1800份
氢氧化锂21～57份
氢氧化钾3～35份
硅酸260～400份
甲基硅酸55～200份
硅烷偶联剂60～200份
硅烷聚合物5～38份
稳定剂3～28份
表面活性剂1～5份。
优选的，按重量份包括下列组分：
去离子水700～1500份
氢氧化锂23～52份
氢氧化钾3～30份
硅酸260～380份
甲基硅酸60～145份
硅烷偶联剂70～150份
硅烷聚合物5～35份
稳定剂3～25份
表面活性剂1～5份。
一种渗透型地坪硬化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氢氧化锂与氢氧化钾加入反应器中，然后加入去离子水，并搅拌15～60分钟，得到氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液；
步骤二：向步骤一中得到的氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液中加入甲基硅酸和硅酸，加热，并搅拌60～120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液；
步骤三：向步骤二中得到的的混合溶液中加入去离子水，并搅拌10～50分钟；
步骤四：向步骤三得到的溶液中加入硅烷偶联剂，并搅拌15～60分钟；
步骤五：向步骤四的溶液中加入硅氧烷聚合物，并搅拌90～150分钟；
步骤六：向反应器中加入稳定剂，反应时间为30～120分钟；
步骤七：向反应器中加入表面活性剂，反应时间为30～60分钟，得到硬化剂。
优选的，所述步骤一中，所述氢氧化锂与氢氧化钾的质量比为2～6：1。
优选的，所述步骤一中，所述氢氧化锂与氢氧化钾的浓度占比为20%～40%。
优选的，所述步骤二中，所述甲基硅酸和硅酸的质量比为1:1.5～5。
优选的，所述步骤二中，向步骤一中得到的氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液中加入甲基硅酸和硅酸，加热，加热温度为50-90摄氏度，并搅拌60～120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液。
优选的，所述步骤四中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷以及γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中一种或数种的混合物。
优选的，所述步骤四中，利用恒流泵向步骤三得到的溶液均速滴入硅烷偶联剂，控制反应温度30～60摄氏度，反应时间为30～120分钟。
优选的，所述步骤四中，所述硅烷偶联剂的滴加时间为20-120分钟。
优选的，所述步骤五中，所述硅烷聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三甲氧基硅烷以及聚乙基三乙氧基硅烷中一种或数种的混合物。
优选的，所述步骤五中，利用恒流泵向步骤四得到的溶液均速滴入硅氧烷聚合物，控制反应温度30～60摄氏度，反应时间为30～300分钟。
优选的，所述步骤六中，所述稳定剂为乙二醇、丙三醇、甘露醇、山梨醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺以及聚乙烯醇中一种或数种的混合物。
优选的，所述步骤七中，所述表面活性剂是含氟非离子表面活性剂，有机硅表面活性剂，优选的为聚醚改性三硅氧烷表面活性剂。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种渗透型地坪硬化剂，本发明的地坪硬化剂，涂覆在地坪表面，能够渗透入1-3毫米，与金钢砂地坪中的无机物反应形成一层新硬化层，极大的提高地坪表面的硬度，耐磨性，防水，防渗性，表面硬度的提高，使得打磨后的地坪表面光泽提高。地坪表面疏水，防水，水滴与地面的接触角大于60度，表面的液体液滴可以在重力作用或者其它外力的作用下带走杂质，实现自清洁效果。
本发明的硬化剂渗透入混凝土内部，在水泥基材料内部发生化学反应，可增加硬度和形成“深层”保护，提高抗磨损能力，由“二次水化”所产生的水化产物能致密表层混凝土，防止混凝土表面的起砂、起尘现象；提高混凝土表层的密实度，从而大大提高混凝土抵抗外界有害介质侵蚀的性能。
li+可以取代碱骨料反应中的k+、na+，生成锂硅酸凝胶l-s-h，此种物质是非膨胀性物质，不会发生吸水膨胀，因而有效阻止了水泥基的膨胀，起到了抑制作用，并且对已发生碱骨料反应的水泥基材料有一定的修复效果。因此，使用锂基硅酸盐的表面处理剂替代钠基的液体硬化剂，可以对碱-集料反应有抑制效果。硅酸锂及硅酸锂与其他硅酸盐混合水溶液在地坪表面形成的膜不连续、固化速度慢、附着力差，容易龟裂、起皮、掉粉。由于硅酸锂脱水成膜后对地坪表面的附着力较差，不能单独使用，而加入部分钾离子以后，涂层的耐盐水性增强，在硅原子上引入甲基取代基可明显增强涂层的耐水性。制备硬化剂时将硅酸与混合碱共同反应比单独制备硅酸盐再混合效果好。
加入硅烷偶联剂，提高憎水性，提高硬化剂与基层的粘结力，抗水性。硬化层具有明显的防污和自清洁效果。硅烷偶联剂溶于水，在碱性水溶液中水解，最后水解后的硅烷偶联剂和硅酸锂在水中共聚，硅氧烷的加入改善了硅酸锂本身的成膜性能和固化方式，使硅酸锂在表面成膜时不再起皮、掉粉。
加入表面活性剂类渗透剂，使得硬化剂能够在金钢砂地坪层渗透的更深。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
一种渗透型地坪硬化剂，按重量份包括下列组分：
去离子水500～3000份
氢氧化锂10～70份
氢氧化钾1～50份
硅酸200～500份
甲基硅酸50～300份
硅烷偶联剂50～300份
硅烷聚合物5～50份
稳定剂1～40份
表面活性剂1～7份。
一种渗透型地坪硬化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氢氧化锂与氢氧化钾加入反应器中，然后加入去离子水，并搅拌15～60分钟，得到氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液；
步骤二：向步骤一中得到的氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液中加入甲基硅酸和硅酸，加热，并搅拌60～120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液；
步骤三：向步骤二中得到的的混合溶液中加入去离子水，并搅拌10～50分钟；
步骤四：向步骤三得到的溶液中加入硅烷偶联剂，并搅拌15～60分钟；
步骤五：向步骤四的溶液中加入硅氧烷聚合物，并搅拌90～150分钟；
步骤六：向反应器中加入稳定剂，反应时间为30～120分钟；
步骤七：向反应器中加入表面活性剂，反应时间为30～60分钟，得到硬化剂。
本实施例中，所述步骤一中，所述氢氧化锂与氢氧化钾的质量比为2～6：1。
本实施例中，所述步骤一中，所述氢氧化锂与氢氧化钾的浓度占比为20%～40%。
本实施例中，所述步骤二中，所述甲基硅酸和硅酸的质量比为1:1.5～5。
本实施例中，所述步骤二中，向步骤一中得到的氢氧化锂和氢氧化钾混合碱溶液中加入甲基硅酸和硅酸，加热，加热温度为50-90摄氏度，并搅拌60～120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液。
本实施例中，所述步骤四中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷以及γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中一种或数种的混合物。
本实施例中，所述步骤四中，利用恒流泵向步骤三得到的溶液均速滴入硅烷偶联剂，控制反应温度30～60摄氏度，反应时间为30～120分钟。
本实施例中，所述步骤四中，所述硅烷偶联剂的滴加时间为20-120分钟。
本实施例中，所述步骤五中，所述硅烷聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三甲氧基硅烷以及聚乙基三乙氧基硅烷中一种或数种的混合物。
本实施例中，所述步骤五中，利用恒流泵向步骤四得到的溶液均速滴入硅氧烷聚合物，控制反应温度30～60摄氏度，反应时间为30～300分钟。
本实施例中，所述步骤六中，所述稳定剂为乙二醇、丙三醇、甘露醇、山梨醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺以及聚乙烯醇中一种或数种的混合物。
优选的，所述步骤七中，所述表面活性剂是含氟非离子表面活性剂，有机硅表面活性剂，优选的为聚醚改性三硅氧烷表面活性剂。
优选的，所述硅酸为市售的商品化硅酸，或以硅酸钠水溶液和稀h2so4为原料，通过置换反应生成水合硅酸和na2so4，水洗除去na2so4后，得到硅酸水溶液。所述的甲基硅酸为市售的商品化甲基硅酸，外观：白色或微黄色粉粒状固体优选的，要求甲基硅倍半氧含量(以ch3sio3计)：50，酸含量(以hcl计):≤4.0-2.2。
本发明的地坪硬化剂，涂覆在地坪表面，能够渗透入1-3毫米，与金钢砂地坪中的无机物反应形成一层新硬化层，极大的提高地坪表面的硬度，耐磨性，防水，防渗性，表面硬度的提高，使得打磨后的地坪表面光泽提高。地坪表面疏水，防水，水滴与地面的接触角大于60度，表面的液体液滴可以在重力作用或者其它外力的作用下带走杂质，实现自清洁效果。
本发明的硬化剂渗透入混凝土内部，在水泥基材料内部发生化学反应，可增加硬度和形成“深层”保护，提高抗磨损能力，由“二次水化”所产生的水化产物能致密表层混凝土，防止混凝土表面的起砂、起尘现象；提高混凝土表层的密实度，从而大大提高混凝土抵抗外界有害介质侵蚀的性能。
li+可以取代碱骨料反应中的k+、na+，生成锂硅酸凝胶l-s-h，此种物质是非膨胀性物质，不会发生吸水膨胀，因而有效阻止了水泥基的膨胀，起到了抑制作用，并且对已发生碱骨料反应的水泥基材料有一定的修复效果。因此，使用锂基硅酸盐的表面处理剂替代钠基的液体硬化剂，可以对碱-集料反应有抑制效果。硅酸锂及硅酸锂与其他硅酸盐混合水溶液在地坪表面形成的膜不连续、固化速度慢、附着力差，容易龟裂、起皮、掉粉。由于硅酸锂脱水成膜后对地坪表面的附着力较差，不能单独使用，而加入部分钾离子以后，涂层的耐盐水性增强，在硅原子上引入甲基取代基可明显增强涂层的耐水性。制备硬化剂时将硅酸与混合碱共同反应比单独制备硅酸盐再混合效果好。
加入硅烷偶联剂，提高憎水性，提高硬化剂与基层的粘结力，抗水性。硬化层具有明显的防污和自清洁效果。硅烷偶联剂溶于水，在碱性水溶液中水解，最后水解后的硅烷偶联剂和硅酸锂在水中共聚，硅氧烷的加入改善了硅酸锂本身的成膜性能和固化方式，使硅酸锂在表面成膜时不再起皮、掉粉。
加入表面活性剂类渗透剂，使得硬化剂能够在金钢砂地坪层渗透的更深。
实施例一：在反应器中加入500克去离子水，开动搅拌，称取40克氢氧化锂，10克氢氧化钾，逐次分批加入反应器中，搅拌60分钟，得到均一透明的碱溶液。升温至70摄氏度，加入300克硅酸，100克甲基硅酸，搅拌反应120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液。再加入1000克去离子水入反应器中，降温至40摄氏度，在120分钟内滴加100克硅烷偶联剂kh560，滴加完毕后继续保温反应30分钟，再滴加30克聚甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后继续保温反应30分钟，得到均一透明的溶液。加入稳定剂聚乙二醇20克，表面活性剂烷基醇聚氧乙烯醚硫酸酯2克，得到本发明所述产品。
实施例二：在反应器中加入500克去离子水，开动搅拌，称取45克氢氧化锂，5克氢氧化钾，逐次分批加入反应器中，搅拌60分钟，得到均一透明的碱溶液。升温至70摄氏度，加入320克硅酸，80克甲基硅酸，搅拌反应120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液。再加入1000克去离子水入反应器中，降温至40摄氏度，在120分钟内滴加100克硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕后继续保温反应30分钟，再滴加30克聚甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后继续保温反应30分钟，得到均一透明的溶液。加入稳定剂聚乙烯醇10克，表面活性剂聚醚改性三硅氧烷表面活性剂2克，得到本发明所述产品。
实施例三：在反应器中加入500克去离子水，开动搅拌，称取30克氢氧化锂，20克氢氧化钾，逐次分批加入反应器中，搅拌60分钟，得到均一透明的碱溶液。升温至70摄氏度，加入320克硅酸，80克甲基硅酸，搅拌反应120分钟，得到硅酸锂、硅酸钾、甲基硅酸锂和甲基硅酸钾的混合溶液。再加入1000克去离子水入反应器中，降温至40摄氏度，在120分钟内滴加100克硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕后继续保温反应30分钟，再滴加10克聚二甲基硅氧烷，滴加完毕后继续保温反应30分钟，得到均一透明的溶液。加入稳定剂聚丙烯酰胺5克，表面活性剂聚醚改性三硅氧烷表面活性剂2克，得到本发明所述产品。
基准地坪试样的制备按以下步骤制备：
1、金钢砂混凝土耐磨地坪的施工
在基土垫层、灰土垫层、砂石垫层、碎石垫层或其它垫层上直接浇筑强度等级为c25的混凝土层。施工质量应符合gb50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》的有关规定。混凝土质量应符合gb50164《混凝土质量控制标准》规定。
2、在混凝土初凝前，使用圆盘抹光机进行表面提浆
在混凝土开始初凝时，撒布kl金钢砂耐磨材料材料，及圆盘搓抹以5kg/m2的覆盖率计算材料用量，先将材料的2/3用人工撒布在混凝土表面上，当材料吸收混凝土浆料的水分而均匀变暗后，开始用抹光机圆盘搓抹，等10分钟左右，开始撒布其余的1/3材料。第二次撒布的材料同样会吸收水分而变暗，此时再用抹光机圆盘进行搓抹。
3、表面收光，收光时采用机械抹光片（卸下圆盘）镘抹。
通过以上工序施工，在混凝土层上，施工上约3-4毫米厚度的金钢砂耐磨地坪层。
自然养护7天后，以上作为基准耐磨层试样。
试验地坪试样按以下步骤制备：
1、金钢耐磨地坪地面层养护7天后，混凝土表面已经凝固，即可施用本发明的液体硬化剂。
使用滚涂或喷涂使液体硬化剂浸透需处理地坪表面，使其充分湿润，同时用毛刷或刷地机不断轻刷地面，使之打开混凝土表面毛细孔，使其渗透入混凝土内部。保持地面湿润时间为20-30分钟。用量为0.1-0.2kg/㎡。
2、用地坪研磨机+树脂软磨片1000#干磨地面1-2遍。
基准地坪试样制作工序，与以上相同，只是不使用本发明的硬化剂。
按国标gb/t16925-1997《混凝土及其制品耐磨性试验方法》，jgj/t23－2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》。莫氏硬度计测量表面硬度。光泽度测试使用微型多角度光泽仪，即选择60°入射角，以仪器配备的高光泽标准板的光泽作100%，被测定的地坪与标准样板的光泽作比较，以百分数（%）表示。
表一：基准地坪试样与试验地坪试样对比
本发明的试验地坪样与基准地坪试样对比，耐磨度提高30%左右，表面回弹强度提高8%左右，莫氏硬度由5提高至7，涂层具有明显的防污和自清洁效果。表面的液体液滴可以在重力作用或者其它外力的作用下带走杂质，实现自清洁效果。地坪表面疏水，易清洁，能够达到自清洁效果，光泽度较基准提高80%%左右。
以上所述实施例仅表达了本发明的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。