CN107337371A - 一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂及其制备方法，所述的速凝剂具体由以下组分及重量百分比组成：聚合硫酸铝38～50％，改性醇胺5～8％，改性促凝早强剂4％～7％，聚羧酸减水剂6％～12％，稳定剂0.4～4％，消泡剂0.2～3％，余量为水。本发明的速凝剂在较低的掺量下即能够使水泥在4min内初凝，在10min内终凝；无氯、无毒、无刺激，不伤害人体，不腐蚀钢筋；早期强度高，1d强度达到13MPa以上，28d抗压强度比大于90％；本发明的价格低廉、生产工艺简单、成本低、普通搅拌反应釜即可完成反应，适合规模化生产。

Description

一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂及其制备方法。

背景技术

速凝剂是加入水泥混凝土中能促进水泥迅速凝结硬化的一种化学添加剂，主要用于对水泥混凝土有速凝要求的场合，如矿井巷道的锚喷支护、抢险堵漏、矿山竖井、隧道等地下防护工程。湿法喷射混凝土工艺由于施工简便易行、施工效率高等优点而逐步取代传统的干喷工艺，而与之相配合的液体速凝剂也得到了广泛的应用。

目前市场上的速凝剂种类繁多，衡量速凝剂的性能指标主要包括速凝剂本身的物理化学性质和状态、速凝效果、早期强度、后期强度、耐久性等使用性能，以及分散均匀性、扬尘和喷射回弹率等喷射作业特性。

当前，公开的液体速凝剂许多问题还没有解决，江苏博特新材料有限公司公开的“喷射混凝土用液体速凝剂及其制备方法”(专利申请号200910028321.1) 和“一种低碱性液体速凝剂的制备方法”(专利申请号200910183568.0)、陕西金石混凝土科技发展有限公司公开的“一种用于喷射混凝土的低碱液体速凝剂”(专利申请号200710018462.6)以及美国专利US 4046584公开的速凝剂，这些速凝剂在生产中都加入了碱金属盐类，最终液体速凝剂呈碱性，容易发生碱集料反应，降低混凝土的后期强度。对于无氯型速凝剂，同济大学研制的“无氯型高性能混凝土速凝剂”(专利申请号200410016577.8)加入了碱金属盐类，降低了混凝土的后期强度。中国建筑材料科学研究总院公开的“一种无碱无氯液态混凝土速凝剂及其制备方法与应用”(专利申请号201110112424.3)和尚红利公开的“无碱速凝剂”(专利申请号200510107216.9)后期强度损失大、成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种成本低、凝结时间短、稳定性好、后期强度不损失或损失较少的无碱无氯液态混凝土速凝剂。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂,原材料不含碱，不含氯离子，由以下组分及重量百分比组成：聚合硫酸铝：38～50％，改性醇胺：5～8％，改性促凝早强剂：4％～7％，聚羧酸减水剂：6％～12％，稳定剂：0.4～4％，消泡剂：0.2～3％，余量为水，总重补足100％。

所述的改性醇胺的制备方法：首先将聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：(1～3) 混合，加热50～60℃下缓慢加入羟基乙酸；加入的羟基乙酸与聚丙烯酰胺和尿素混合液的摩尔比为(2～4)：1。

所述的改性促凝早强剂为氟化镁与甲酸钙的混合物。

所述的氟化镁与甲酸钙的混合摩尔比为1：(1～3)。

所述的稳定剂为乳酸。

所述的消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物。

更进一步地，优选的原料配方还包括珊瑚礁灰岩粉，其重量百分比为2％～ 8％。珊瑚礁灰岩是多孔隙岩类，渗透性好,有机质丰度高，可作为烧制石灰、水泥的良好原料，在本发明中的创新应用能较好地改善凝结结构，压缩凝结时间，增强凝结强度。

更进一步地，优选的原料配方包括以下重量百分比的组分：聚合硫酸铝：42～48％，改性醇胺：6～7％，珊瑚礁灰岩粉：3～5％，改性促凝早强剂：5～6％, 聚羧酸减水剂：8～10％，稳定剂：3～4％，消泡剂：1～2％，余量为水，总重补足100％。

一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂的制备方法,其特征在于，采用以下步骤制备：

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝粉碎并过筛；

(2)改性醇胺的制备：常温下，聚丙烯酰胺与尿素混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到50℃～60℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的2～4倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：将氟化镁与甲酸钙充分混合；

(4)在反应釜中加入水并加热到80～90℃下，加入聚合硫酸铝搅拌至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺，搅拌至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂，搅拌至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂，搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂、消泡剂，搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得液体有机无机复配速凝剂。

更进一步的，上述制备方法可以优化为如下：

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝、珊瑚礁灰岩粉粉碎，过90～120目筛；

(2)改性醇胺的制备：常温下，聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：(1～3)混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到50℃～60℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的2～4倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：氟化镁与甲酸钙充分混合，混合摩尔比为1： (1～3)；

(4)在反应釜中加入水并加热到80～90℃下，加入聚合硫酸铝(38～50％)、珊瑚礁灰岩粉(2％～8％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺(5～8％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂(4％～7％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂(6％～12％)，充分搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂(0.4～4％)、消泡剂(0.2～3％)，充分搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得液体有机无机复配速凝剂。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：按照JC477～2005《喷射混凝土用速凝剂》的实验条件，本发明的液体速凝剂在较低的掺量(3～6％)下即能够使水泥在4min内初凝，在10min内终凝；本发明的液体有机无机复配速凝剂无氯、无毒、无刺激，不伤害人体，不腐蚀钢筋；早期强度高，1d强度达到 13MPa以上，28d抗压强度比大于90％；本发明的价格低廉、生产工艺简单、成本低、普通搅拌反应釜即可完成反应，适合规模化生产。

具体实施方式

下面结合实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝粉碎，过90目筛；

(2)改性醇胺的制备:常温下，聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：1混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到50℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的2倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：氟化镁与甲酸钙充分混合，混合摩尔比为1： 2；

(4)在反应釜中加入水并加热到80℃下，加入聚合硫酸铝38％，搅拌30min 至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺5％，搅拌20min至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂4％，搅拌10min至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂12％，充分搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂0.4％、消泡剂3％，充分搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得无碱无氯液体有机无机复配速凝剂。

实施例2

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝、珊瑚礁灰岩粉粉碎，过100目筛；

(2)改性醇胺的制备:常温下，聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：2混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到55℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的3倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：氟化镁与甲酸钙充分混合，混合摩尔比为1： 3；

(4)在反应釜中加入水并加热到85℃下，加入聚合硫酸铝50％和珊瑚礁灰岩粉5％，搅拌20min至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺6.5％，搅拌10min至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂5.5％，搅拌30min至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂8％，充分搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂2.2％、消泡剂1.6％，充分搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得无碱无氯液体有机无机复配速凝剂。

实施例3

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝粉碎，过120目筛；

(2)改性醇胺的制备:常温下，聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：3混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到60℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的4倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：氟化镁与甲酸钙充分混合，混合摩尔比为1：1；

(4)在反应釜中加入水并加热到90℃下，加入聚合硫酸铝44％，搅拌10min 至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺8％，搅拌30min至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂7％，搅拌20min至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂6％，充分搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂4％、消泡剂0.2，充分搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得无碱无氯液体有机无机复配速凝剂。

应用实例

水泥净浆凝结时间测试：

基准水泥400

水160

水泥砂浆强度：

测试基准水泥900

标准砂1350

水450

将速凝剂分别按照水泥重量的3％、4.5％、6％加入到水泥浆体中，同时上述用水量包含了液体速凝剂中的所含的水。用可市购的铝酸盐液体速凝剂同时进行了水泥净浆凝结时间以及砂浆强度试验，试验结果如表1。

注：采用JC477～2005《喷射混凝土用速凝剂》，基准水泥。

Claims (10)

1.一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，原材料不含碱，不含氯离子，由以下组分及重量百分比组成：聚合硫酸铝38～50％，改性醇胺5～8％，改性促凝早强剂4％～7％,聚羧酸减水剂6％～12％，稳定剂0.4～4％，消泡剂0.2～3％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，所述的改性醇胺的制备方法为首先将聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：(1～3)混合，加热50～60℃下缓慢加入羟基乙酸。

3.根据权利要求2所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，加入的羟基乙酸与聚丙烯酰胺和尿素混合液的摩尔比为(2～4)：1。

4.根据权利要求1所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，所述的改性促凝早强剂为氟化镁与甲酸钙的混合物。

5.根据权利要求4所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，所述的氟化镁与甲酸钙的混合摩尔比为1：(1～3)。

6.根据权利要求1所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，所述的稳定剂为有机酸，优选为乳酸。

7.根据权利要求1所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，所述的消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物。

8.根据权利要求1～7所述的一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂，其特征在于，优选的原料配方还包括珊瑚礁灰岩粉，其重量百分比为2％～8％。

9.一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂的制备方法,其特征在于，采用以下步骤制备：

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝粉碎并过筛；

(2)改性醇胺的制备：常温下，聚丙烯酰胺与尿素混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到50℃～60℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的2～4倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：将氟化镁与甲酸钙充分混合；

(4)在反应釜中加入水并加热到80～90℃下，加入聚合硫酸铝搅拌至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺，搅拌至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂，搅拌至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂，搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂、消泡剂，搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得液体有机无机复配速凝剂。

10.一种无碱无氯液体有机无机复配速凝剂的制备方法,其特征在于，采用以下步骤制备：

(1)先将颗粒状聚合硫酸铝、珊瑚礁灰岩粉粉碎，过90～120目筛；

(2)改性醇胺的制备：常温下，聚丙烯酰胺与尿素按摩尔比1：(1～3)混合，并加入一定量的水，然后对混合物加热到50℃～60℃，缓慢加入羟基乙酸，加入羟基乙酸的摩尔量为聚丙烯酰胺与尿素混合液的2～4倍；

(3)改性促凝早强剂的制备：氟化镁与甲酸钙充分混合，混合摩尔比为1：(1～3)；

(4)在反应釜中加入水并加热到80～90℃下，加入聚合硫酸铝(38～50％)、珊瑚礁灰岩粉(2％～8％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(5)在反应釜中加入改性醇胺(5～8％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(6)在反应釜中加入改性促凝早强剂(4％～7％)，搅拌10～30min至完全溶解；

(7)在反应釜中加入聚羧酸减水剂(6％～12％)，充分搅拌至完全溶解；

(8)在反应釜中加入稳定剂(0.4～4％)、消泡剂(0.2～3％)，充分搅拌至完全溶解；

(9)冷却至常温，即得液体有机无机复配速凝剂。