CN105399356B - 一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法 - Google Patents

一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法,所述液体速凝剂的原料配方为:硫酸铝30%‑55%,柠檬酸钠6%‑8%,聚羧酸减水剂5%‑14%,改性剂3%‑15%,稳定剂0.5%‑5%,增稠剂0.1%‑1%,磷酸调节pH值为4‑6,余量为水。本发明方法制备的速凝剂掺量为4%‑6%时,初凝时间为1.5‑3.0min,终凝时间为5.0‑6.0min,且1d抗压强度大于10MPa,与空白砂浆试块相比28d抗压强度比达100%。与传统速凝剂相比,本发明所制备的速凝剂能有效加速水泥浆料的凝结硬化,且与水泥有良好的适应性,后期强度高,体系性质稳定,粉尘浓度低,具有实际应用价值。

Description

一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域,尤其涉及一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法。
背景技术
[0002] 传统粉状速凝剂存在溶解速度慢,不易分散等缺点,且仅能应用于干喷工艺施工。 同时,大部分粉状速凝剂含有强碱性物质,易对施工工人眼睛和皮肤造成伤害,且易导致混 凝土强度降低、表面开裂、剥落甚至坍塌。研究显示,粉状速凝剂28d抗压强度保留率一般为 65%左右,严重制约了其在水利、隧道等工程上的应用。近年来,湿法喷射技术的不断发展 加快了湿法喷射混凝土的广泛使用。湿法喷射混凝土常用的液体速凝剂主要有碱性液体速 凝剂和无碱液体速凝剂。国外生产的大多数速凝剂虽然性能优良,但价格偏高。国内研制的 大多数液体速凝剂极大的克服了干喷混凝土施工过程中粉尘大、不易分散等缺点,但掺入 了大量的碱性液体,从而导致喷射混凝土的后期强度明显降低以及抗渗等耐久性能下降等 问题。近期,无碱液体速凝剂由于可提高喷射混凝土的后期强度、提高抗渗能力,受到了人 们的普遍关注。南京工业大学程建坤等(无碱液态水泥速凝剂合成方法的研宄)研宄的无碱 液态NSA速凝剂在质量浓度为5%-8%的氨水中制备出聚合硫酸铝作为促凝成分,将乳酸和 三乙醇胺复合作为稳定剂。检测结果显示当速凝剂掺量为9 %时,水泥的初凝时间为 3.2min,终凝时间为6.8min,水泥砂浆的Id和28d抗压强度分别为10.9MPa和56.7MPa。此方 法生产的速凝剂克服了碱性粉状速凝剂所导致的混凝土 28d抗压强度严重损失的缺陷,但 速凝剂掺量大,混凝土生产成本高,不利于工业化生产。中国专利CN 103553406将大颗粒聚 合硫酸铝过S0-150目筛备用,搅拌下将过筛的聚合硫酸铝加入55-75。(:去离子水中,再缓慢 滴加醇胺、稳定剂、硫酸镁、无机酸,制备出一种基于工业聚合硫酸铝的无碱、无氯液体速凝 剂。该法生产的速凝剂碱含量小于1 %,且速凝效果好,但含固量为49%-54%,使混凝土外 加水用量大大增加,不利于其实现工业化价值。中国专利CN 103396027将硫酸铝、柠檬酸 铝、羟基羧酸、氨水、聚丙烯酰胺、水依次投入到反应釜中,在60-8(TC下加热、搅拌均匀,制 备出一种新型无碱液体速凝剂。该法生产的速凝剂强度高,但在生产过程中由于氨水的加 入,对混凝土的耐久性有一定影响,限制了其在工业中的应用。中国专利CN 103803838将聚 合硫酸铝过iso目筛备用,搅拌下向去离子水中加入聚合硫酸铝,聚乙烯亚胺和木质素磺酸 钠制备出一种速凝剂。该法生产的速凝剂具有凝结速度快的优点,但是对原料粒度要求高, 且后期强度比只能达80%,阻碍了该速凝剂的商业化应用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法,旨在提供一种无 氯、无碱,后期强度比高,与水泥的适应性好,稳定性高的液体速凝剂制备方法。
[0004]本发明是这样实现的,一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法,所述无碱无氯液体 速凝剂的制备方法将聚乙二醇改性之后的膨润土引入液态速凝剂中。
[0005]进一步,所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法包括以下步骤:
[0006] 步骤一,在30-50°C下,按质量百分数6%-8%的柠檬酸钠溶液中加入质量百分数 为28 % -45 %硫酸铝制得氢氧化铝胶体;
[0007] 步骤二,在50-9(TC下,按质量百分数将2%-10%的硫酸铝溶于去离子水中,向该 溶液加入预先制备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液;
[0008] 步骤三,在50-80°C下,按质量百分数加入5 % -14 %的聚羧酸减水剂、3 % -15 %的 改性剂、〇 • 5 % -5 %稳定剂和0.1 % -1 %的增稠剂,再加入磷酸调节PH为4-6,制得无碱无氯 液体速凝剂。
[0009] 进一步,所述改性剂为经聚乙二醇改性的膨润土。
[0010] 进一步,所述稳定剂为乳酸,三乙醇胺或二者的混合物。
[0011] 进一步,所述增稠剂为聚丙烯酰胺,纤维素或二者的混合物。
[0012] 进一步,所述改性剂的具体制备方法为:将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅 拌,配制成质量分数为15 %-25 %的悬浊液,再向上述悬浊液中加入质量分数为5 % -12 %的 聚乙二醇溶液混合均匀,在70-90 °C下反应l-2h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法的无碱无 氯液体速凝剂按照质量百分数包括:硫酸铝30 %-55 %,柠檬酸钠6% -8%,聚羧酸减水剂 5%-14%,改性剂3%-15%,稳定剂0 • 5%-5%,增稠剂0 • 1 %-1 %,余量为水。
[0014]本发明的另一目的在于提供一种使用所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法制备 无碱无氯液体速凝剂的喷射混凝土。
[0015] 本发明提供的无碱无氯液体速凝剂的制备方法,使用改性膨润土作为改性剂制备 液体速凝剂,有助于初期C3A的形成,具有方法简单,粘接性好,与水泥适应性强,后期强度 比高,体系性质稳定等特点。本发明将聚乙二醇改性之后的膨润土引入液态速凝剂中,利用 膨润土优良的阳离子交换性和粘接性等特点,有利于提高活性铝离子在液体速凝剂中的浓 度,并一定时间内维持速凝剂性质稳定,提升速凝剂的适应性和后期强度,从而优化速凝剂 的性能。
附图说明
[0016] 图1是本发明实施例提供的无碱无氯液体速凝剂的制备方法流程图。
具体实施方式
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明 进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于 限定本发明。
[0018] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0019]本发明通过以下技术方案来实现:一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法。本发明 所述液体速凝剂组成为:硫酸铝30%_55%,柠檬酸钠6%-8%,聚羧酸减水剂5%-14%,改 性剂3%-15%,稳定剂〇. 5%-5%,增稠剂〇 • 1 %-1 %,余量为水。
[0020]如图1所示,本发明实施例的具体制备步骤如下:
[0021] S101:在30-50°C下,按质量百分数的柠檬酸钠溶液中加入质量百分数为 28 % -45 %硫酸铝制得氢氧化铝胶体;
[0022] S102:在50-9(TC下,按质量百分数将2%-10%的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶 液加入预先制备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液;
[0023] S103:在50-80°C下,按质量百分数加入5%-14%的聚羧酸减水剂、3%-15%的改 性剂、0.5%-5 %稳定剂和〇 • 1 %-1 %的增稠剂,再加入磷酸调节PH为4-6,制得无碱无氯液 体速凝剂。
[0024]本发明所用改性剂为经聚乙二醇改性的膨润土。
[0025]改性剂的具体制备方法为:将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质 量分数为15%-25 %的悬池液,再向上述悬池液中加入质量分数为5 %-12 %的聚乙二醇溶 液混合均匀,将其在70-90°C下反应l-2h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。
[0026]本发明所用的稳定剂为乳酸,三乙醇胺或二者的混合物。
[0027]增稠剂为聚丙烯酰胺,纤维素或二者的混合物。
[0028]通过以下具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
[0029] 实施例i
[0030]将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为15%的悬浊液,再 向上述悬浊液中加入质量分数为5 %的聚乙二醇溶液混合均匀,将其在7(TC下反应lh,经抽 滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。在3〇°C,向质量分数为6 %的柠檬酸钠溶液中加入28 %硫 酸铝制得氢氧化铝胶体,在5〇°C下,将2%的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶液加入预先制 备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液,在5(TC的条件下,向上述聚合硫酸铝母液中加 入聚羧酸减水剂5%,3%经聚乙二醇改性的膨润土作为改性剂,〇• 5%稳定剂和〇. 1 %的增 稠剂,在加入磷酸调节pH为4-6,制得无碱无氯液体速凝剂。经检测速凝剂掺量为4 %时,初 凝时间为3min,终凝时间为6min,且Id抗压强度大于10 • 5MPa,与空白砂浆试块相比28d抗压 强度比达101.2%。
[0031] 实施例2
[0032]将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为17 %的悬浊液,再 向上述悬浊液中加入质量分数为7%的聚乙二醇溶液混合均匀,将其在75°C水域条件下反 应lh,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。在35 °C,向质量分数为6 %的柠檬酸钠溶液中加 入34 %硫酸铝制得胶体,在65 °C下,将4%的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶液加入预先制 备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液,在55°C的条件下,向上述聚合硫酸铝母液中加 入聚羧酸减水剂,7%经聚乙二醇改性的膨润土作为改性剂,1.5%稳定剂和0.3%的增 稠剂,在加入磷酸调节pH为4_6,制得无碱无氯液体速凝剂。经检测速凝剂掺量为4.4%时, 初凝时间为2.9min,凝时间为5 • 8min,且Id抗压强度大于1〇 • 2MPa,与空白砂楽试块相比28d 抗压强度比达100.9%。
[0033] 实施例3
[0034]将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为19 %的悬浊液,再 向上述悬浊液中加入质量分数为8%的聚乙二醇溶液混合均匀,将其在8(rc水域条件下反 应1 • 5h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。在40°C,向质量分数为7 %的柠檬酸钠溶液中 加入38%硫酸铝制得胶体,在70°C下,将6%的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶液加入预先 制备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液,在601:的条件下,向上述聚合硫酸铝母液中 加入聚羧酸减水剂10%,10%经聚乙二醇改性的膨润土作为改性剂,2.5%稳定剂和〇. 4% 的增稠剂,在加入磷酸调节pH为4-6,制得无碱无氯液体速凝剂。经检测速凝剂掺量为4.9% 时,初凝时间为2 • 4min,终凝时间为5 • 7min,且Id抗压强度大于丨丨• 4MPa,与空白砂浆试块相 比28d抗压强度比达102.7%。
[0035] 实施例4
[0036]将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为22 %的悬浊液,再 向上述悬浊液中加入质量分数为9%的聚乙二醇溶液混合均匀,将其在85»C水域条件下反 应1.5h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。在45。(:,向质量分数为7 %的柠檬酸钠溶液中 加入42%硫酸错制得胶体,在75°C下,将8%的硫酸招溶于去离子水中,向该溶液加入预先 制备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液,在65t:的条件下,向上述聚合硫酸铝母液中 加入聚羧酸减水剂12%,13%经聚乙二醇改性的膨润土作为改性剂,3.5%稳定剂和〇.7% 的增稠剂,在加入磷酸调节pH为4-6,制得无碱无氯液体速凝剂。经检测速凝剂掺量为5.4 % 时,初凝时间为2min,终凝时间为5 • 6min,且Id抗压强度大于1 〇 • iMPa,与空白砂浆试块相比 28d抗压强度比达1〇〇.6%。
[0037]实施例5
[0038]将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为25 %的悬浊液,再 向上述悬浊液中加入质量分数为12%的聚乙二醇溶液混合均匀,将其在90。(:水域条件下反 应2h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。在5〇。(:,向质量分数为8 %的柠檬酸钠溶液加入 4f5%硫酸铝制得胶体,在9〇。(:下,将10%的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶液加入预先制备 好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液,在80。(:的条件下,向上述聚合硫酸铝母液中加入 聚羧酸减水剂14%,15%经聚乙二醇改性的膨润土作为改性剂,5%稳定剂和1%的增稠剂, 在加入磷酸调节pH为4-6,制得无碱无氯液体速凝剂。经检测速凝剂掺量为6%时,初凝时间 为1.6min,终凝时间为5.2min,且Id抗压强度大于l〇.8MPa,与空白砂浆试块相比28d抗压强 度比达104%。
[0039]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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无碱无氯液体速凝剂的制备方法,其特征在于,所述无碱无氯液体速凝剂的制 备方法将聚乙二醇改性之后的膨润土引入液态速凝剂中; 所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法包括以下步骤: 步骤一,在3〇-5〇°C下,按质量百分数6%-8%的柠檬酸钠溶液中加入质量百分数为 28 % -45 %硫酸铝制得氢氧化铝胶体; 步骤二,在50_9〇°C下,按质量百分数将2%-10 %的硫酸铝溶于去离子水中,向该溶液 加入预先制备好的氢氧化铝胶体,制得聚合硫酸铝母液; 步骤三,在50-S(TC下,按质量百分数向制得的聚合硫酸铝母液中加入5%-14%的聚羧 酸减水剂、3%_15%的改性剂、0.5%-5%稳定剂和的增稠剂,再加入磷酸调节pH 为4-6,制得无碱无氯液体速凝剂;所述改性剂为经聚乙二醇改性之后的膨润土。
2.如权利要求1所述的无碱无氯液体速凝剂的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为乳 酸,三乙醇胺或二者的混合物。
3.如权利要求1所述的无碱无氯液体速凝剂的制备方法,其特征在于,所述增稠剂为聚 丙烯酰胺,纤维素或二者的混合物。
4.如权利要求1所述的无碱无氯液体速凝剂的制备方法,其特征在于,所述改性剂的具 体制备方法为:将粉碎,干燥后的膨润土加入去离子水搅拌,配制成质量分数为15 %—25 % 的悬浊液,再向上述悬浊液中加入质量分数为5%-12%的聚乙二醇溶液混合均匀,在70-90 °C下反应l-2h,经抽滤,烘干,研磨,制得改性膨润土。
5. —种如权利要求1-4任意一项所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法制备的无碱无氯 液体速凝剂,其特征在于,所述无碱无氯液体速凝剂按照质量百分数包括:硫酸铝3〇%_ 55%,梓檬酸钠6%-8%,聚羧酸减水剂5%-14%,改性齐1』3%-15%,稳定剂〇.5%-5%,增稠 剂0.1%-1%,余量为水;所述改性剂为经聚乙二醇改性之后的膨润土。
6. —种使用如权利要求1 -4任意一项所述无碱无氯液体速凝剂的制备方法制备无碱无 氯液体速凝剂的喷射混凝土。
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