CN107586054A - 喷射混凝土用无碱液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂及其制备方法，该速凝剂包括以下的原料：硫酸铝、酸性调节剂、氢氧化铝、有机醇胺、早强剂、分散剂、防沉剂和水。其制备方法：先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；当溶液加热至90℃‑100℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在80‑90℃搅拌并保温；保温结束后加入硫酸铝，分批加完，并保持体系温度在80‑100℃之间；加完后在保温半小时，直至溶液澄清了；最后加入有机醇胺，加完后保温2‑3小时。本发明具有水泥适应性广泛、性能稳定、储存稳定性好等特点，另外使用该速凝剂的喷射混凝土具备掺量低、回弹率低、粉尘污染小等特点。

Description

喷射混凝土用无碱液体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，特别是涉及一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂及其制备方法。

背景技术

当前，大规模的矿山开采、隧道开挖以及公路网和铁路网工程建设的加速，使得速凝剂用量大大增加，对速凝剂的性能质量也提出了更高的要求。目前应用的速凝剂以有碱速凝剂为主，尤其是干喷工艺施工用的粉体速凝剂最为典型，绝大部分粉体速凝剂都含有强碱性物质，腐蚀性强，易对施工人员产生伤害，且易导致混凝土强度降低、表面开裂、剥落、甚至坍塌从而引发安全事故，且混凝土后期强度损失严重，严重影响喷射混凝土的长期耐久性。传统粉状速凝剂产品只能应用于干喷工艺施工，且存在溶解速度慢、不易分散均匀等缺陷。同时，粉状速凝剂虽能满足施工中速凝的要求，但是掺入后会降低混凝土的强度，28d强度保留率一般仅为65％左右，制约了其在工程建设中的广泛应用。无碱液体速凝剂受制于其掺量大、造价昂贵等缺陷，也不能满足工程施工技术的需求。我国对液体无碱速凝剂的研究仍然处于初级阶段，仍有很多问题没有解决。如液体速凝剂在长期存放过程中易发生沉淀。且对我国南北方水泥的适应性存在明显差异等，这与液体速凝剂本身的特性密切相关。欧美等发达国家最早开始使用钙盐和铝盐来代替硅酸盐和碳酸盐等碱金属盐来研制并生产无碱（低碱） 速凝剂，如利用硫铝酸钙、铝酸钠、铝酸钙和硫酸铝等来制备速凝剂。掺加无碱（低碱）速凝剂后，速凝效果显著的同时亦能提高喷射混凝土的早期强度和减小其后期强度损失，且能提高混凝土的剪切强度和抗渗能力以及混凝土与钢筋的黏结力。针对高碱速凝剂在应用中存在的问题，开发和应用低碱或无碱速凝剂已经成为一种趋势。

为此，研制一种碱含量低、适应范围广、性能稳定的新型液体速凝剂已成当务之急。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂及其制备方法，水泥适应性广、无碱无氯、掺量低且性能稳定，解决粉体和液体有碱速凝剂碱含量高、后期强度损失严重、腐蚀性强等缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂，它包括以下重量百分含量的原料：硫酸铝35%-55%，酸性调节剂5-8%，氢氧化铝0-15%，有机醇胺7-13%，早强剂0-5%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。

在本发明一个较佳实施例中，所述的硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。

在本发明一个较佳实施例中，所述的酸性调节剂为浓磷酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸中一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。

在本发明一个较佳实施例中，所述的氢氧化铝为目数1500目的活性氢氧化铝。

在本发明一个较佳实施例中，所述的早强剂为甲酸钙或硝酸钠。

在本发明一个较佳实施例中，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量配比称取各原料；

（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；

（3）当溶液加热至90℃-100℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在80-90℃搅拌并保温45分钟；

（4）保温结束后加入硫酸铝，25-60分钟分批加完，并保持体系温度在80-100℃之间；

（5）加完后在80-100℃保温半小时，直至溶液澄清；

（6）最后加入有机醇胺，加完后保温2-3小时。

本发明的有益效果是：本发明的喷射混凝土用无碱液体速凝剂具有水泥适应性广泛、性能稳定、储存稳定性好等特点，凝结时间、1d抗压强度、28d抗压强度比等指标都达到或超过“JC477-2005《喷射混凝土速凝剂》”标准的要求，另外使用该速凝剂的喷射混凝土具备掺量低、回弹率低、粉尘污染小等特点。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明喷射混凝土用无碱液体速凝剂，优化后的配方其组成质量比如下：

硫酸铝39%-48%，酸性调节剂5-8%，氢氧化铝0-6%，有机醇胺7-9%，早强剂0-3%，分散剂0-0.06%，防沉剂1-2%，其余为水。

实施例1

一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂，各原料的重量配比如表1所示，其中硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%；酸性调节剂为浓磷酸，工业级，质量百分含量≥85%；氢氧化铝为目数为1500目的活性氢氧化铝；醇胺为二乙醇胺；分散剂为聚羧酸减水剂；早强剂为硝酸钠；防沉剂为质量含量8%的水合硅酸镁胶体。

所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照重量配比称取各原料；

（2）先将水加入到四口烧瓶，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；

（3）当溶液加热至90℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在80℃搅拌并保温45分钟；

（4）保温结束后加入硫酸铝，25分钟内分六批加完，并保持体系温度在80℃之间；

（5）加完后在80℃保温半小时，直至溶液澄清了；

（6）最后滴加有机醇胺，半小时滴加完全，加完后保温2小时。

实施例2

一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂，各原料的重量配比如表1所示，其中硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%；酸性调节剂为浓磷酸，工业级，质量百分含量≥85%；氢氧化铝为目数为1500目的活性氢氧化铝；醇胺为三乙醇胺；分散剂为聚羧酸减水剂；早强剂为甲酸钙；防沉剂为质量含量8%的水合硅酸镁胶体。

所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照重量配比称取各原料；

（2）先将水加入到四口烧瓶，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；

（3）当溶液加热至95℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在85℃搅拌并保温45分钟；

（4）保温结束后加入硫酸铝，45分钟内分七批加完，并保持体系温度在90℃之间；

（5）加完后在90℃保温半小时，直至溶液澄清了；

（6）最后滴加有机醇胺，半小时滴加完全，加完后保温2.5小时。

实施例3

一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂，各原料的重量配比如表1所示，其中硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%；酸性调节剂为浓磷酸，工业级，质量百分含量≥85%；氢氧化铝为目数为1500目的活性氢氧化铝；醇胺为二乙醇胺；分散剂为聚羧酸减水剂；早强剂为甲酸钙；防沉剂为质量含量8%的水合硅酸镁胶体。

所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按照重量配比称取各原料；

（2）先将水加入到四口烧瓶，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；

（3）当溶液加热至100℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在90℃搅拌并保温45分钟；

（4）保温结束后加入硫酸铝，60分钟内分八批加完，并保持体系温度在100℃之间；

（5）加完后在100℃保温半小时，直至溶液澄清了；

（6）最后滴加有机醇胺，半小时滴加完全，加完后保温3小时。

表1

按照以上操作步骤及表1中的原料配比，参照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》相关技术要求（见表2），利用基准水泥、南方P·O42.5水泥作为检测用水泥，得出各实施例凝结时间、1d胶砂抗压强度、28d胶砂抗压强度比数据如见表3所示。

表2

实施例1-3中，水泥净浆凝结时间测试配比为：水泥：水=400:160（质量比）；实施例1-3中，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）；以上试验中的水包括速凝剂中的水，实验室须加以扣除。

表3

实施例1-3中，由于水泥组分和适应性的差异，基准水泥7%掺量和南方P·O42.5水泥8%的凝结时间结果达到了JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》中一等品的标准，1d抗压强度普遍达到了13MP，28d抗压强度比≥95%，远远超过了标准中一等品≥75%的要求，基本无倒缩，甚至有的配方还有所增长。

实施例1-3中的样品在常温下静置6个月无分层、结晶现象，实施例1-2无任何沉淀，实施例3有微量沉淀，但不影响性能和使用效果。从表3中可以看出实施例1的1d强度和28d抗压强度比较实施例3有优势，而实施例3的凝结时间较实施例1有明显优势。而实施例2两方面性能处于实施例1和实施例3之间。

本发明的喷射混凝土用无碱液体速凝剂具有水泥适应性广泛、性能稳定、储存稳定性好等特点，凝结时间、1d抗压强度、28d抗压强度比等指标都达到或超过“JC477-2005《喷射混凝土速凝剂》”标准的要求，另外使用该速凝剂的喷射混凝土具备掺量低、回弹率低、粉尘污染小等特点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，它包括以下重量百分含量的原料：硫酸铝35%-55%，酸性调节剂5-8%，氢氧化铝0-15%，有机醇胺7-13%，早强剂0-5%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。

3.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的酸性调节剂为浓磷酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸中一种或几种。

4.根据权利要求2所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的活性氢氧化铝目数为800-5000目。

5.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。

6.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的早强剂为甲酸钙或硝酸钠。

7.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。

8.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂，其特征在于，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求1所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照重量配比称取各原料；

（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂和酸性调节剂，并开始加热；

（3）当溶液加热至90℃-100℃时，加入氢氧化铝和早强剂，在80-90℃搅拌并保温45分钟；

（4）保温结束后加入硫酸铝，25-60分钟内分批加完，并保持体系温度在80-100℃之间；

（5）加完后在80-100℃保温半小时，直至溶液澄清了；

（6）最后加入有机醇胺，加完后保温2-3小时。