CN102173630B - 一种高性能无氯无碱液态速凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能无氯无碱液态速凝剂，包括6-15％氟化镁铝、20-50％硫酸铝、2-6％有机胺、0-2％稳定剂，余量为水并按照重量百分比制备而成，其生产工艺是把水按重量百分比加入搅拌桶中→加入氟化镁铝搅拌溶解→加入有机胺搅拌溶解→加入硫酸铝搅拌溶解→成品。本发明高性能无氯无碱液态速凝剂，无氯、无碱，不腐蚀人体，对钢筋主机具无腐蚀；保持期长，掺量低，凝结快，回弹率低，一天强度高，后期强度基本不损失，材料相容性好；生产工艺简单，生产过程无污染，无噪声，无外排气体和废水，安全环保；材料丰富，生产成本低，具有极好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土速凝剂，尤其涉及一种无氯无碱液态速凝剂，属于建筑材料技术领域。
背景技术
速凝剂是一种使水泥快速凝结的化学外加剂，能够使水泥在很短的时间内凝结硬化，它主要应用于喷射混凝土和喷射砂浆工程中。喷射混凝土在施工和岩石支护中有很多优越性，已经成为现代地下工程中一项非常重要和必须的措施，特别是湿拌喷射混凝土技术的发展，大大扩展了喷射混凝土在地下工程中的使用范围。喷射混凝土用液体速凝剂其主要的作用是加快混凝土拌合物的凝结，提高早期强度，这样可以增加喷层厚度并缩短喷射下一层的时间。随着经济发展和技术进步，速凝剂的应用也越来越广泛，如矿山、隧道、堵漏、井下工程等。目前，在喷射混凝土施工中传统碱性速凝剂使用仍占据主要地位，这种碱性速凝剂中由于含有大量的碱性物质，使得混凝土的后期强度损失大，28天强度保留率只有60%左右，碱性物质达到一定比例还会导致碱骨料反应，使混凝土破坏性膨胀，丧失耐久性；传统的碱性速凝剂中不但含有碱性物质，还含有大量的Cl-，对钢筋具有极强的腐蚀性。这种碱性速凝剂在影响混凝土性能的同时，在生产和施工过程中会腐蚀机具，施工过程中速凝剂不可避免地会溅落到施工现场和施工人员身上，因此还会污染环境及损害施工人员的身体健康。
无碱、无氯液态速凝剂量是速凝剂的发展方向，也是工程应用的必然趋势。现在有一些自称是无碱速凝剂的产品，基本上是采用酸碱中和的办法，把PH值在13以上的强碱产品，用酸中和至PH值7左右所得，这种速凝剂一天强度及28天强度低，且同样具有极强的腐蚀性。也有一些采用铝盐、钠盐和锂盐等复配的方法制备的称为无碱速凝剂的产品，这种速凝剂主要存在以下缺陷：1、材料相溶性差；2、保质期短，一般3-5天就会结块；3、掺量大，往往要掺到10%；4、生产成本高，每吨可达5000元左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上所述缺陷，提供一种无氯、无碱，生产工艺简单、生产成本低，保质期长，掺量低，回弹率低，一天强度高，后期强度基本不损失的高性能无氯、无碱液态速凝剂。
为了解决以上所述技术问题，本发明一种高性能无氯无碱液态速凝剂，包括以下组分并按照重量百分比制备而成：
氟化镁铝：6-15%，其中镁含量不少于8%，铝含量不少于2%，氟含量不少于50%，水分不大于1%；硫酸铝：20-50%；有机胺：2-6%；稳定剂：0-2%；余量为水；
制备工艺如下：
第一步，制备氟化镁铝：采用磷肥厂生产过程中所产生的不可外排的氟废气，通过洗涤回收得到氟废水并对其进行净化处理，将净化处理后的氟废水与镁盐和铝盐混合进行中和反应得初步产品，对此初步产品进行过滤、蒸发浓缩、冷却、脱水和干燥后，包装得氟化镁铝成品；第二步，制备无氯无碱液态速凝剂：将水按重量百分比加入搅拌桶中，加入第一步制备好的氟化镁铝搅拌溶解，加入有机胺搅拌溶解，加入硫酸铝搅拌溶解，即得成品。
作为优选，本发明所述硫酸铝中氧化铝的含量为15.6-17%，水分不大于4%；所述有机胺为一乙醇胺或二乙醇胺；所述稳定剂为磷酸。
本发明高性能无氯无碱液体速凝剂的主要原料为氟化镁铝、硫酸铝和有机胺，磷酸为稳定剂，其中硫酸铝和氟化镁铝为主要速凝组分，硫酸铝可以显著缩短水泥的初凝时间，氟化镁铝则显著缩短水泥的终凝时间，同时氟化镁铝还可促进水化物结构的形成，提高混凝土的剪切强度和钢筋的粘结力；有机胺在一定程度上缩短了水泥的凝结时间并大幅提高砂浆的1d抗压强度。本发明高性能无氯无碱液态速凝剂的生产步骤是:把水按重量百分比加入搅拌桶中→加入氟化镁铝搅拌溶解→加入有机胺搅拌溶解→加入硫酸铝搅拌溶解→成品。本发明将氟化镁铝、硫酸铝、有机胺及稳定剂混合均匀，常温下搅拌配制成一定浓度的匀质水溶液，即得成品，生产工艺非常简单。
以下为本发明的主要组分要求：
硫酸铝：工业级，氧化铝的含量为15.6-17%，粉末或块状均可，块状硫酸铝用粉磨机磨成80目以上粉体，水分≤4%。
有机胺：一乙醇胺或二乙醇胺均可，一般采用液体，如为固体则事先加水溶解后再使用。
氟化镁铝：工业级，结晶或粉末均可。本发明的主要原材料之一——氟化镁铝，采用磷肥厂生产过程中所产生的不可外排的氟废气，通过洗涤回收得到氟废水并对其进行净化处理，将净化处理后的氟废水与镁盐和铝盐混合进行中和反应得初步产品，对此初步产品进行过滤、蒸发浓缩、冷却、脱水和干燥等步骤后，包装得成品。白色或微黄色结晶或粉未。本发明中所使用的氟化镁铝，要求镁含量不少于8%，铝含量不少于2%，氟含量不少于50%，水分不大于1%。利用磷肥厂的氟废气作原料，既解决了磷肥生产过程中的环保问题，又将该氟废气加以重新利用，整个生产过程无废气、废水排放，不产生二次污染，绿色环保。氟化镁铝生产工艺流程见图1。
本发明高性能无氯无碱液态速凝剂，按照国家JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的实验条件进行检测，得到如下结果：
在2-6%的掺量下即能够使水泥在3分钟初凝，在8分钟内终凝，1天强度在12MPa以上，28天强度基本不损失，本发明高性能无氯无碱液态速凝剂不含氯离子，碱金属离子在0.1%以下，达无碱金属离子的标准，无腐蚀性，无刺激性气味，为施工及工作人员创造了良好的工作环境。产品储存期长，在5-40℃的温度下不结块，无沉淀，具有良好的储存稳定性。
本发明的有益效果：由于使用了以上所述技术，本发明高性能无氯无碱液态速凝剂具有以下优点：1、选用不含钾钠的无机盐和有机材料制备无碱液体速凝剂，碱含量小于0.1%，达到无碱速凝剂的要求，不含氯离子，无氯、无碱，不腐蚀人体，对钢筋主机具无腐蚀；2、掺量低，凝结快，回弹率低，一天强度高，后期强度基本不损失，对各种水泥都有良好地适应性，材料相容性好；3、生产工艺简单，只需把几种成分相继加入搅拌桶内搅拌溶解即可，本发明还可在施工现场配制使用，无需包装，简单方便，生产过程无污染，无噪声，无外排气体和废水，安全环保；4材料丰富，生产成本低，本发明所使用的主要原料之一——氟化镁铝，利用磷肥厂的氟废气生产，原材料非常丰富，既解决了磷肥生产过程中的环保问题，又将该氟废气加以重新利用，使得本发明的生产成本大大降低，实现每吨不到2000元的低价位，具有极好的社会效益和经济效益；5、保质期长，本发明高性能无氯无碱液态速凝剂在5-40℃可长期保存，不结块，无沉淀。
附图说明
图1为本发明氟化镁铝生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明一种高性能无氯无碱液态速凝剂，包括以下组分并按照重量百分比制备而成：
氟化镁铝：6-15%，其中镁含量不少于8%，铝含量不少于2%，氟含量不少于50%，水分不大于1%；硫酸铝：20-50%；有机胺：2-6%；稳定剂：0-2%；余量为水；
制备工艺如下：
第一步，制备氟化镁铝：采用磷肥厂生产过程中所产生的不可外排的氟废气，通过洗涤回收得到氟废水并对其进行净化处理，将净化处理后的氟废水与镁盐和铝盐混合进行中和反应得初步产品，对此初步产品进行过滤、蒸发浓缩、冷却、脱水和干燥后，包装得氟化镁铝成品；第二步，制备无氯无碱液态速凝剂：将水按重量百分比加入搅拌桶中，加入第一步制备好的氟化镁铝搅拌溶解，加入有机胺搅拌溶解，加入硫酸铝搅拌溶解，即得成品。
作为优选，本发明所述硫酸铝中氧化铝的含量为15.6-17%，水分不超过4%；所述有机胺为一乙醇胺或二乙醇胺；所述稳定剂为磷酸。
实施例一：生产1000kg的高性能无氯无碱液态速凝剂，需要水500kg，氟化镁铝150kg，硫酸铝300 kg，一乙醇胺50kg；生产步骤：将500kg水加入搅拌桶中，加入150kg氟化镁铝搅拌溶解，加入50kg一乙醇胺，边搅拌边加入300kg硫酸铝，搅拌至溶解，即得成品。
实施例二：生产500kg的高性能无氯无碱液态速凝剂，需要水285kg，氟化镁铝100kg，硫酸铝100kg，二乙醇胺15kg；生产步骤同实施例一。
实施例三：生产1000kg的高性能无氯无碱液态速凝剂，需要水440kg，氟化镁铝100kg，硫酸铝400kg，二乙醇胺50kg，磷酸10kg；生产步骤：将440kg水加入搅拌桶中，加入100kg氟化镁铝搅拌溶解，加入50kg二乙醇胺，边搅拌边加入400kg硫酸铝，搅拌至溶解，再加入10kg磷酸作为稳定剂，即得成品。
按照国家JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》行业标准的要求，进行水泥净浆凝结时间测试：
拉法基po42.5水泥：400g，
水：160g
砂浆强度测试：
拉法基水泥：900g，
标准砂：1350g，
水：450g
速凝剂按照水泥重量的6%掺加，强度测试中对没加速凝剂的空白砂浆也进行了强度试验，用以测试掺有砂浆与其的28天强度比，结果如下：
从上表中可以看出，本发明高性能无氯无碱液体速凝剂在6%的掺量下，能够使水泥净浆的凝结时间满足初凝时间小于5分钟，终凝时间小于10分钟的行业标准要求，能够使一天砂浆强度达到12 Mpa以上，远远超过业标准中的6 Mpa。
把实施例三所制备的本发明高性能无氯无碱液体速凝剂按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》对于不同类型和品牌的水泥进行凝结时间和砂浆强度实验，试验结果如下：
从上表中可以看出，本发明高性能无氯无碱液体速凝剂在较低的掺量下能够使不同品牌和不同类型的水泥满足喷射用混凝土的施工要求,具有良好的水泥适应性。
以上仅为本发明的部分实施例，只要阅读了本发明说明书内容，在本发明各组分及重量百分比的范围内进行配制，均能制备出高性能无氯无碱液体速凝剂，只要使用了以上所述技术内容，均应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高性能无氯无碱液态速凝剂，其特征在于，所述速凝剂包括以下组分并按照重量百分比制备而成：
氟化镁铝：6-15%，其中镁含量不少于8%，铝含量不少于2%，氟含量不少于50%，水分不大于1%；硫酸铝：20-50%；有机胺：2-6%；稳定剂：0-2%；余量为水；
制备工艺如下：
第一步，制备氟化镁铝：采用磷肥厂生产过程中所产生的不可外排的氟废气，通过洗涤回收得到氟废水并对其进行净化处理，将净化处理后的氟废水与镁盐和铝盐混合进行中和反应得初步产品，对此初步产品进行过滤、蒸发浓缩、冷却、脱水和干燥后，包装得氟化镁铝成品；
第二步，制备无氯无碱液态速凝剂：将水按重量百分比加入搅拌桶中，加入第一步制备好的氟化镁铝搅拌溶解，加入有机胺搅拌溶解，加入硫酸铝搅拌溶解，即得成品。
2.根据权利要求1所述一种高性能无氯无碱液态速凝剂，其特征在于，所述硫酸铝中氧化铝的含量为15.6-17%，水分不超过4%。
3.根据权利要求1所述一种高性能无氯无碱液态速凝剂，其特征在于，所述有机胺为一乙醇胺或二乙醇胺。
4.根据权利要求1所述一种高性能无氯无碱液态速凝剂，其特征在于，所述稳定剂为磷酸。
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