CN105645823A - 一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其组成质量百分比如下：硫酸铝45％-55％，硫酸镁5％-10％，醇胺5％-10％，有机酸1％-5％，高分子聚合物1％-5％，稳定剂0％-3％，其余为水。所述硫酸铝为工业级，氧化铝的质量分数/％≥16.00。所述硫酸镁为工业级。所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺。所述有机酸为乙二酸、甲酸或苯甲酸。所述高分子聚合物为聚丙烯酸或聚丙烯酰胺。所述稳定剂的包含柠檬酸。本发明使用有机酸作为促凝成分和pH调节剂，使其在保证无碱、稳定、28天强度无损失、混凝土回弹小的基础上，掺量明显减少；使用聚丙烯酸，不仅不影响后期强度，而且提高了溶液的稳定性，使其稳定期超过半年。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂及其制备方法。
背景技术
水泥和混凝土作为有着一百多年发展历史的建筑材料，在基建施工方面具有重要作用。速凝剂的出现极大地缩短了混凝土的凝结硬化时间，使喷射混凝土施工成为了一项广泛使用的技术。
根据喷射混凝土的施工方法和所采用速凝剂的类型不同，分为干喷、潮喷和湿喷三种类型。干喷存在作业环境粉尘量大、混凝土水灰比由现场工人自行调节而存在较大的随意性，使得喷射混凝土的质量难以得到保证等缺陷。与干喷和潮喷工艺相比，湿喷混凝土存在现场粉尘少，混凝土均质性好，强度高，密实性好，施工回弹率低的优点。作为一种新兴的喷射混凝土技术，湿喷混凝土技术的应用关键在于液体速凝剂的开发，无碱(或低碱)液体速凝剂是当前研究的热点。但液体速凝剂在发展中仍存在诸多问题需要解决，从其发展来看，存在的主要问题有：碱含量高、掺量大、稳定性差、28天强度比损失大，此外液体无碱速凝剂还存在于水泥适应性不好，与不同种类水泥匹配使用时，速凝剂效果有明显的差别。
发明内容
本发明目的在于提供一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂及其制备方法，通过该方法所制得的速凝剂能够解决液体速凝剂碱含量高、掺量大、稳定期差、28d强度损失大等问题。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其组成质量百分比如下：
硫酸铝45％-55％，硫酸镁5％-10％，醇胺5％-10％，有机酸1％-5％，高分子聚合物1％-5％，稳定剂0％-3％，其余为水。
一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其组成质量百分比如下：
硫酸铝50％-53％，硫酸镁6％-8％，醇胺7％-9％，有机酸2％-4％，高分子聚合物2％-4％，稳定剂1.5％-2.5％，其余为水。
按上述方案，所述硫酸铝为工业级，氧化铝的质量分数/％≥16.00。
按上述方案，所述硫酸镁为工业级。
按上述方案，所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺。
按上述方案，所述有机酸为乙二酸、甲酸或苯甲酸。
按上述方案，所述高分子聚合物为聚丙烯酸或聚丙烯酰胺。
按上述方案，所述稳定剂为柠檬酸。
上述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：
将水加热到55-65℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在55-65℃下恒温15-20min；缓慢加入醇胺，55-65℃下恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，停止加热；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
上述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂使用时，在喷嘴处加入到喷射混凝土拌合物中，制备喷射混凝土，其掺量为4-6wt％。
本发明与已有技术相比，本发明具有以下特点：
1)在以硫酸铝为主要原料的基础上，一般选用无机酸，特别是磷酸，具有缓凝作用，影响速凝剂的速凝效果，本发明创新性的使用离解常数小于5的有机酸作为促凝成分和pH调节剂，使其在保证无碱、稳定、28天强度无损失、混凝土回弹小的基础上，掺量明显减少；
2)大多数速凝剂使用的增稠剂，会导致28天强度下降，本发明创新性的使用聚丙烯酸，不仅不影响后期强度，而且提高了溶液的稳定性，使其稳定期超过半年；
3)在制备方法上，本发明采用低温、快速制备，不仅能降低能耗，而且能够快速制备，提高生产效率，节省成本。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对保护范围的限制。
本发明低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其组成质量百分比如下：
硫酸铝45％-55％，硫酸镁5％-10％，醇胺5％-10％，有机酸1％-5％，高分子聚合物1％-5％，稳定剂0％-3％，其余为水。
其中，硫酸铝为工业级，氧化铝的质量分数/％≥16.00。硫酸镁为工业级。醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺。有机酸为乙二酸、甲酸或苯甲酸。高分子聚合物为聚丙烯酸或聚丙烯酰胺。稳定剂为柠檬酸。
优化的低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其组成质量百分比如下：
硫酸铝50％-53％，硫酸镁6％-8％，醇胺7％-9％，有机酸2％-4％，高分子聚合物2％-4％，稳定剂1.5％-2.5％，其余为水。
制备过程如下：
将水加热到55-65℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在55-65℃下恒温15-20min；缓慢加入醇胺，55-65℃下恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，停止加热；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
使用时，在喷嘴处加入到喷射混凝土拌合物中，制备喷射混凝土，其掺量为4-6wt％。
实施例1
低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：45％，硫酸镁8％，二乙醇胺10％，甲酸5％，聚丙烯酸5％，柠檬酸1％，自来水：26％。
该低掺量无碱氯液体速凝剂的制备方法：
将自来水加入水浴容器中，加热到60℃；在持续搅拌的条件下逐渐加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在60℃下恒温15min；缓慢加入醇胺，恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液；加入硫酸镁，搅拌至全溶；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
实施例2
低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：50％，硫酸镁6％，三乙醇胺9％，苯甲酸2％，聚丙烯酰胺2％，柠檬酸3％，自来水：28％。
将水加热到55℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在55℃下恒温20min；缓慢加入醇胺，55℃下恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，停止加热；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
实施例3
低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：50％，硫酸镁10％，二乙醇胺5％，乙二酸1％，聚丙烯酸4％，自来水：30％。
将水加热到65℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在65℃下恒温15-20min；缓慢加入醇胺，65℃下恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，停止加热；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
实施例4
低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：53％，硫酸镁8％，二乙醇胺7％，乙二酸4％，聚丙烯酸2％，柠檬酸1.5％，自来水：24.5％。
该低掺量无碱氯液体速凝剂的制备方法同实施例1。
实施例5
低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，包括以下质量百分比的组分：硫酸铝：55％，硫酸镁5％，三乙醇胺9％，乙二酸2％，聚丙烯酰胺1％，柠檬酸2.5％，自来水：25.5％。
该低掺量无碱氯液体速凝剂的制备方法同实施例3。
根据上述配方及工艺提供的无碱氯液体速凝剂在使用时，以水泥的重量为基准，掺量为4％-6％。依据中国建材行业标准JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的要求对本发明产品进行了水泥净浆凝结时间和水泥砂浆抗压强速的测试。下面实例中采用华新堡垒牌P.O42.5水泥。
实施例1-5，水泥净浆凝结时间测试配比为：水泥：水＝400:160(质量比)；
实施例1-5，水泥砂浆抗压强度测试配比为：水泥：标准砂：水＝900:1350:450(质量比)。
以上水包括速凝剂中的水，配制时水量应减去速凝剂中的含水量。同时与市售速凝剂()进行对比实验。测试试样的1天强度和28天强度比。JC477-2005对速凝剂的技术指标要求见表1所示。
表1
实施例1-5所得样品凝结时间和抗压强度检测结果见表2所示。，凝结时间和抗压强度分析，本发明制备的绿色无碱氯液体速凝剂掺量在4.5％就能满足合格品的技术指标要求，掺量在5.5％时就能基本满足一等品的技术指标要求，而且28天强度比均大于100％。与市售速凝剂对比可知，在掺量少的情况下各方面的性能均优于商购的速凝剂，说明本发明的无碱液体速凝剂性能良好，满足标准要求。
表2
以上实例的产品在室温静止放置6个月，观察其稳定性，均没有发现分层现象，且重复上述试验复演性好，说明稳定剂在高浓度的硫酸铝溶液中起到重要作用。综合分析以上实例的净浆凝结时间、胶砂抗压强度比和6个月后产品的复演性结果，认为实例4的实验结果是最佳，表明实例4的原材料配比是本发明的最佳配比。
Claims (10)
1.一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于组成质量百分比如下：
硫酸铝45％-55％，硫酸镁5％-10％，醇胺5％-10％，有机酸1％-5％，高分子聚合物1％-5％，稳定剂0％-3％，其余为水。
2.一种低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于组成质量百分比如下：
硫酸铝50％-53％，硫酸镁6％-8％，醇胺7％-9％，有机酸2％-4％，高分子聚合物2％-4％，稳定剂1.5％-2.5％，其余为水。
3.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述硫酸铝为工业级，氧化铝的质量分数/％≥16.00。
4.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述硫酸镁为工业级。
5.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺。
6.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述有机酸为乙二酸、甲酸或苯甲酸。
7.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述高分子聚合物为聚丙烯酸或聚丙烯酰胺。
8.如权利要求1或2所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于所述稳定剂为柠檬酸。
9.权利要求1或2任一项所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将水加热到55-65℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂在55-65℃下恒温15-20min；缓慢加入醇胺，55-65℃下恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，停止加热；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解；加入有机酸和高分子聚合物，搅拌直至溶液冷却至室温，得到低掺量绿色无碱液体速凝剂。
10.如权利要求1或2任一项所述低掺量绿色无碱氯液体速凝剂，其特征在于使用时在喷嘴处加入到喷射混凝土拌合物中，制备喷射混凝土，其掺量为4-6wt％。
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