CN101423356A - 喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法。无碱液体速凝剂由硫酸铝、氟化钠、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺组成的淡绿色粘稠液体，其中硫酸铝和氟化钠为主要速凝组分，硫酸铝可显著缩短水泥的初凝时间，氟化钠则显著缩短水泥的终凝时间，同时氟化钠还可促进水化物结构的形成，提高混凝土的剪切强度和与钢筋的粘结力。三乙醇胺在一定程度上缩短了水泥的凝结时间并大幅度提高砂浆的1d抗压强度，聚丙烯酰胺为有机增粘组分，提高一次喷射层的厚度并提高混凝土与基体间的粘结强度，降低喷射过程中的回弹损失，节约材料。本发明所用原料来源广泛、成本低廉、生产方法简单、生产效率高，适合工业化大批量生产。

Description

喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法。
背景技术
目前我国喷射混凝土施工中，对传统碱性速凝剂的使用仍旧占据主要地位。由于碱性速凝剂中含有大量的碱性物质，会造成混凝土后期强度损失严重，通常可达30％～50％，此外这些速凝剂中含有大量的Cl-，对钢筋具有严重的腐蚀作用。还有许多相关报道称由于速凝剂中含有大量的碱性物质，造成与混凝土内部骨料中的活性成分反应，导致碱骨料反应，从而导致工程事故的例子也比比皆是。
碱性速凝剂在影响混凝土性能的同时，对施工人员和施工环境也造成相当大的危害。施工过程中速凝剂会不可避免地溅落在施工人员的身上或皮肤上，对施工人员的身体健康有很大的危害。同时碱性速凝剂主要是以粉末状形式来使用的，这样速凝剂粉末会随着水泥颗粒等以悬浮物的形式存在于空气中，进入施工人员的呼吸系统，对他们的呼吸系统也造成很大的伤害。尽管碱性速凝剂具有如此多的缺陷，但由于其价格便宜、速凝效果好，在我国仍被广泛地使用。
无氯低碱速凝剂是最近几年开发出来的新型产品，这类产品克服了传统速凝剂中大量的氯离子对钢筋的腐蚀性危害的问题，但很多仍是以粉剂形式出现，喷射过程中仍然有大量的粉尘，没有解决施工过程中对施工人员身体的危害。此外尽管其为低碱速凝剂，但碱性物质的引入仍然会造成混凝土后期强度的损失，通常为20％左右，依然满足不了高质量的喷射混凝土施工。
为了满足高质量的喷射混凝土施工工程要求，对无碱液体速凝剂的研究迫在眉睫。高质量的混凝土施工不仅要满足混凝土本身的要求，在施工过程中更加要保护施工人员的身体健康。对于无碱液体速凝剂的研制，我国已经开展相关的科研工作，但可供工业化生产、性能优异的成型产品并不多见。相关产品主要掌握在一些著名的跨国性的混凝土外加剂生产厂家，但由于单价昂贵，目前在我国的使用并不多见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能高质量的喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法。
本发明提出的喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂，该速凝剂由硫酸铝、氟化钠、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺组成，呈淡绿色粘稠液体，各组分的重量百分比如下：
硫酸铝：30～60
氟化钠：5～15
三乙醇胺：0.1～1.0
聚丙烯酰胺：0.1～1.0
其余为水，其总重量满足100％。
各组分较佳的重量比为：
硫酸铝：40～55
氟化钠：5～15
三乙醇胺：0.1～1.0
聚丙烯酰胺：0.1～1.0
其余为水，其总重量满足100％。
本发明提出的喷射混凝土用环保型无碱流体速凝剂的制备方法，具体步骤如下：
按重量比称取硫酸铝和氟化钠固体粉末以及水，置于耐酸腐蚀的容器(玻璃、陶瓷或不锈钢等)中，加热至70℃～90℃，加热过程中搅拌，待固体即将完全溶解的时候关闭加热源，利用余热将固体全部溶解，将混合液冷却至常温，按重量比称取三乙醇胺和聚丙烯酰胺，置于混合液中搅拌均匀，所得淡绿色粘稠溶液即为所需产品。
本发明中所采用的硫酸铝为主要速凝成分，通过改变水泥颗粒表面的ζ电位，影响石膏的缓凝效果，从而显著缩短水泥的凝结时间，特别是水泥的初凝时间。氟化钠能促进水泥内部水化物结构的形成，可以提高混凝土的剪切强度、混凝土的抗渗性以及混凝土与钢筋的粘结力，试验表明氟化钠对水泥的终凝时间有显著的缩短作用。三乙醇胺的功能在于在一定程度上缩短水泥的凝结时间并大幅度地提高混凝土早期强度，特别是1d抗压强度可提高20％～40％，聚丙烯酰胺是一种有机增粘组分，常用于水下不分散混凝土的配制，将其按一定比例加入速凝剂中可改善混凝土的粘聚性，提高一次喷射层的厚度并提高混凝土与基体间的粘结强度，降低喷射过程中的回弹损失，节约材料。
本发明为淡绿色粘稠状液体，密度为1.35g/cm3～1.45g/cm3，Ph值为3.5～4.0，固含量为40％～50％。
本发明与现有类似技术相比，具有如下主要优点：
1、环保型。本发明在喷射施工过程中粉尘浓度低，可基本实现无粉尘喷射施工，克服了传统粉状速凝剂喷射过程中粉尘对施工人员呼吸系统的危害。此外本发明为无毒无害弱酸性溶液，即使溅落在施工人员皮肤上也不会产生腐蚀性危害。
2、高质量混凝土施工。本发明具有良好的速凝效果、早期强度高、后期强度无损失、喷射过程中粉尘浓度特别低、一次喷射厚度高，有效提高施工效率，喷射回弹损失小，节约材料用量。
3、成本低廉。本发明所采用的原料均为市场上常见的工业级原料，其原料成本低廉，对于改变无碱液体速凝剂价格昂贵的局面有重大意义。
4、适合工业化生产。本发明生产方法简单，只需一般的加热搅拌容器即可，生产效率高，适合大批量工业化生产。
具体实施方式
实施例1，环保型无碱液体速凝剂按硫酸铝40％、氟化钠5％、三乙醇胺0.1％、聚丙烯酰胺0.1％、水54.8％的重量百分比配制而成。掺入水泥重量的7％，0.4水灰比的时候，P.O52.5基准水泥于2min40sec初凝、9min35sec终凝；砂浆配比为标准砂：水泥：水＝3：2：1时，砂浆1d强度10.5Mpa、28d抗压强度比超过92％。
实施例2，环保型无碱液体速凝剂按硫酸铝45％、氟化钠10％、三乙醇胺0.5％、聚丙烯酰胺0.5％、水44％的重量百分比配制而成。掺入水泥重量的7％，0.4水灰比的时候，P.O52.5基准水泥于2min10sec初凝、6min55sec终凝；砂浆配比为标准砂：水泥：水＝3：2：1时，砂浆1d强度12.3Mpa、28d抗压强度比超过95％。
实施例3，环保型无碱液体速凝剂按硫酸铝55％、氟化钠15％、三乙醇胺1.0％、聚丙烯酰胺1.0％、水28％的重量百分比配制而成。掺入水泥重量的7％，0.4水灰比的时候，P.O52.5基准水泥于1min55sec初凝、5min45sec终凝；砂浆配比为标准砂：水泥：水＝3：2：1时，砂浆1d强度13.0Mpa、28d抗压强度比超过95％。

Claims (3)

1、一种喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂，其特征在于该速凝剂由硫酸铝、氟化钠、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺组成，呈淡绿色粘稠液体，各组分的重量百分比为：
硫酸铝：30～60
氟化钠：5～15
三乙醇胺：0.1～1.0
聚丙烯酰胺：0.1～1.0，
其余为水，其总重量满足100％。
2、根据权利要求1所述的喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂，其特征在于各组分的重量百分比为：
硫酸铝：40～55
氟化钠：5～15
三乙醇胺：0.1～1.0
聚丙烯酰胺：0.1～1.0
其余为水，其总重量满足100％。
3、一种如权利要求1所述的喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
按重量比称取硫酸铝和氟化钠固体粉末以及水，置于耐酸腐蚀的容器中，加热至70℃～90℃，加热过程中搅拌，待固体即将完全溶解的时候关闭加热源，利用余热将固体全部溶解，将混合液冷却至常温，按重量比称取三乙醇胺和聚丙烯酰胺，置于混合液中搅拌均匀，所得淡绿色粘稠溶液即为所需产品。
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