CN107512858A - 一种功能化改性的水泥速凝剂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种功能化改性水泥速凝剂。它特点是通过改性，赋予普通硅酸盐水泥特殊功能。以往传统的速凝剂一加进普通硅酸盐水泥和水搅拌，就马上产生硫铝酸钙水化放热，导致水泥失去工作性、只适用喷射工艺；无法灵活预先设定水泥凝固时间；只是机械加速水泥固化，不适用多种工程、多种工艺。而本发明在使用工艺上可灌注，喷射、注射成型等，凝固时间可以预先大概设定、且在设定凝固时间点前，其工作性、流动性大致不受影响。这就是本发明区别以往速凝剂最主要的特征。本发明实现用添加剂，解决普通硅酸盐水泥部分功能性应用部分问题；且在未来将地铁灌浆，水泥工艺构件，快速路面修补、建筑墙体3D打印等领域具有广阔应用前景。

Description

一种功能化改性的水泥速凝剂

技术领域

本发明是涉及一种功能性化改性的水泥速凝剂制备方法和使用方法。

技术背景

水泥速凝剂(以下简称速凝剂)也称促凝剂，是一种能促进水泥或混凝土快速凝结的化学外加剂，在矿山井巷、隧道等工程锚喷支护，以及堵漏和抢修工程中得到广泛应用。速凝剂作为一种化工产品，其生产和使用可以追溯到20世纪30年代。速凝剂的诞生和使用使得喷射混凝土施工成为可能，对井巷锚喷支护技术的创立起到重要作用。衡量速凝剂好坏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、体积稳定性、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。速凝剂种类繁多，根据速凝剂的性质和状态，大致可以分为碱性粉状、无碱粉状、碱性液态和无碱液态四大类。

国外研制的速凝剂品种甚多，较早的速凝剂有日本的海德库斯、前西德的Isocrete、前苏联的澳矮斯、瑞士和西德等的Sigunite。这些速凝剂主要由铝酸盐、碳酸盐等组成，为碱性粉状速凝剂。它们虽然能满足施工中速凝的要求，但是混凝土强度很低，28d强度保留率一般只有65％左右。公认的原因之一是传统速凝剂中大量碱性物质的引入。20世纪70年代末期，国外开始研究无碱(低碱)速凝剂。

我国在1965年前后才开始速凝剂的研究工作，早期生产的产品有红星型速凝剂、711型速凝剂、73 牌速凝剂、阳泉型速凝剂、782型速凝剂和J85型速凝剂。其中后面几种产品均是在红星型速凝剂的基础上发展起来的。711型速凝剂以铝氧熟料和无水石膏为主要原料磨细制成；73牌速凝剂采用重碱(主要成分为NaH CO 3)代替纯碱煅烧熟料；阳泉型速凝剂采用芒硝代替纯碱烧结铝氧熟料；782型速凝剂采用矾泥、铝氧熟料、石灰配料；J85型速凝剂加入了粘稠成分，改善了速凝剂的适应性，料浆粘稠性好，回弹量较少。与红星型速凝剂相比，它们碱含量都稍低一些，但由于都采用了铝氧熟料配料，仍属碱性速凝剂范畴。

到了二十世纪九十年代，随着喷射混凝土施工技术在我国的广泛应用，液态速凝剂、液态无(低)碱速凝剂、有机无机复合型液态速凝剂在我国开始逐步得到研究与发展。如根据相关文献信息，南京工业大学的潘志华等人研制出来液态无(低)碱速凝剂。结合现在的专利公布有关水泥速凝剂资料，如中国建材科学研究总院专利CN01110112424，以硫酸铝为主要速凝材料。江苏博特新材料有限公司专利 CN200610098296及美国专利US2012/0085266等。它们特点是以硫酸铝为主要的速凝成分。用无碱解决水泥水泥后期强度损失的问题；但共同面临问题就是硫酸铝水解带来存储不稳定。

以上速凝剂主要针对性解决喷射混泥土领域水泥速凝及强度、存储等问题而不断更新的技术方案。没有涉及到速凝剂功能化改性拓宽普通硅酸盐水泥作为新型材料的应用。而本发明是一种功能化改性速凝剂。它不仅具备以上速凝剂、快速凝固、无碱、存储长等优点，更重要是它通过改性，可设定水泥凝固时间点，开辟了普通硅酸盐水泥功能化运用的新用途；这是以往速凝剂做不到的，也是本发明最显著的特征。

发明内容

本发明目的是对传统速凝剂主要起促凝作用的化学成分进行改性、赋予其智能调控普通硅酸盐水泥可预先设定时间点固化的功能，而达到我们使用技术要求的一种新型水泥添加剂。

本发明梳理一下传统速凝剂主要的促凝化学成分，铝酸钠、硫酸铝、非结晶的铝酸钙等。这些促凝化学成分只要添加到水泥中、达到一定数量就能快速激发水泥固化。

本发明主要选用非结晶铝酸钙进行改性。

本发明技术关键是如何封端非结晶铝酸钙溶出时间。让它在根据工程人员预先设定时间点溶出、然后去激发水泥固化。如果非结晶铝酸钙没有封端，水泥一分中内就固化失去使用价值。

改性剂化学成分是柠檬酸、硼砂、富马酸、草酸、硼酸、聚羧酸减水剂(无水的)粉状等。是单一种或混合。

本发明改性方法是物理共混，即将非结晶的铝酸钙和改性剂按照一定比例共混、且根据预设固化时间长短调整两者的比例，分散均匀后就成产品密封包装。

本发明原理，非晶体铝酸钙溶出反应依赖氢氧根的溶出。改性剂在水泥中优先封端氢氧根反应、抑制非结晶铝酸钙溶出反应。当改性剂消耗完了，非结晶就开始溶出反应，水泥就激发固化。

本发明对普通硅酸盐水泥改性使用效果明显。其特点是不含碱。其次，可以预先设定固化时间。其三，水泥固化强度高；其四，水泥工作性、流动性大致不受影响

具体实施方式

以下本发明结合事实案例来进一步说明实施方式。

一，例如，用本发明的改性的速凝剂来制作普通硅酸盐水泥笔筒工艺品。首先，水泥工艺品制作技术要求。一，使用灌注工艺，要求水泥流动性、工作性要好，不然无法灌入模具。二，要预先设定固化时间。三，固化后强度要达到脱模标准(要不脱模会碎掉，达不到使用要求)

1，实施配方如表(预先设定10到15分钟固化)总材料共计195克

非结晶铝酸钙	改性剂	普通硅酸盐白水泥(美国阿博特)	水
				14.25g	0.75g	135g	45g

2，实施方法，首先将确定比例的非结晶铝酸钙和改性剂分散混合均匀、然后密封包装。至少等6个小时以上方可适用；其次，把改性好的速凝剂加到水泥混合，称好水搅拌；其三，倒入模具；最后，等10 到15分钟后脱模完成。

4，实施配方如表(预先设定25到30到分钟固化)总材料共计195克

非结晶铝酸钙	改性剂	普通硅酸盐白水泥(美国阿博特)	水
				13.95g	1.05g	135g	45g

5，实施方法，首先将确定比例的非结晶铝酸钙和改性剂分散混合均匀、然后密封包装。至少等6个小时以上方可适用；其次，把改性好的速凝剂加到水泥混合，称好水搅拌；其三，倒入模具；最后，等25 到30分钟后脱模完成。

二，例如，用添加剂加普通硅酸盐水泥方式合成功能性水泥。如10分钟固化的；30分钟固化的，适用不同领域、不同施工要求的使用功能化的水泥。具体实施顺序有，根据施工要，确定改性剂配方(配方组成成分发明内容已列出)-实验确定改性剂和非晶体铝酸钙的比例-两者共混改性非结晶铝酸钙-和普通硅酸盐水泥混合密封包装-施工。

Claims (4)

1.本发明是对非结晶铝酸钙速凝剂功能化的改性，改性方法是物理共混，即将非结晶的铝酸钙和改性剂按照一定比例共混、且根据预设固化时间长短调整非结晶铝酸钙和改性剂两者的比例，实现普通硅酸盐水泥固化时间点的控制。

2.改性剂化学成分是柠檬酸、硼砂、富马酸、草酸、硼酸、聚羧酸减水剂(无水的)粉状等。根据工程工艺要求来制定改性剂配方、是单一种或按比例混合。

3.根据本发明改性剂速凝剂特点，可制成不同固化时间的快凝型的普通硅酸水泥。

4.本发明功能化改性速凝剂，固化强度高、时间可预设定、工作性良好。未来将在地铁灌浆，水泥工艺构件，快速路面修补、建筑墙体3D打印等领域具有广阔应用前景。