CN107721240A - 一种无碱速凝剂及其制作方法 - Google Patents

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李德亮
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Abstract

本发明提供一种无碱速凝剂，由以下原料构成：硫酸铝、配位剂、有机醇胺和酰胺类物质，本发明还提供一种无碱速凝剂的制作方法，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：既能满足湿喷混凝土的速凝要求，又能实现绿色环保无污染的施工环境，在保证喷射混凝土质量稳定的同时，还能大大提高喷射混凝土的后期强度及抗渗等级。该速凝剂的存放时间长，能抵抗温度变化，并且完全非碱性。

Description

一种无碱速凝剂及其制作方法
技术领域
本发明是一种无碱速凝剂，本发明涉及混凝土速凝剂的制作领域，特别是涉及一种无碱速凝剂及其制作方法，所制得的速凝剂适用于喷射法施工的混凝土。
背景技术
速凝剂是能够加快混凝土凝结和硬化速度的一种调凝剂。速凝剂主要在配制喷射混凝土、喷射砂浆及抢修补强工程灌浆止水混凝土中应用广泛，同时在隧道涵洞、地铁、矿山井巷等喷锚支护等混凝土工程中已成为不可缺少的一种外加剂。
传统的速凝剂分为粉状速凝剂和液态速凝剂，由于粉状速凝剂适用于干喷施工工艺，其喷射质量难以得到保证，且粉尘量和回弹量均大，干喷法已属于淘汰落后的施工工艺。近年来湿法喷射混凝土工艺由于质量有保证、回弹量低、不至于严重破坏施工环境及提高施工效率等优点逐步取代传统的干喷工艺。而湿喷工艺所使用的液体速凝剂又分为有碱速凝剂和无碱速凝剂，有碱速凝剂掺入到混凝土后，会和碱金属发生反应产生大量刺鼻的气味对施工人员的身体伤害大，且强碱性极易导致碱骨料反应造成混凝土后期强度降低，并导致混凝土开裂，抗渗等级下降。与有碱速凝剂相比，无碱速凝剂具有对施工人员腐蚀性损伤小，早期强度高和后期抗压强度比也高，对混凝土耐久性无不良影响，增粘成分可降低喷射过程中的回弹量等优点。但有些无碱速凝剂品种中加入氢氟酸和氟化物，毒性大；还有些无碱速凝剂中加入氢氧化铝和铝酸钠，由于氢氧化铝难溶，生成的溶液不稳定，储存时间较短。
本产品研发的目的就是开发一种用于喷射混凝土施工的液体无碱无毒速凝剂，拓宽速凝剂的适应性，既能满足湿喷混凝土的速凝要求，又能实现绿色环保无污染的施工环境，在保证喷射混凝土质量稳定的同时，还能大大提高喷射混凝土的后期强度及抗渗等级。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种无碱速凝剂及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种无碱速凝剂，由以下原料构成：硫酸铝、配位剂、有机醇胺和酰胺类物质。
进一步地，所述的有机醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或两种，酰胺类物质为尿素，所述尿素是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2.8～4.5混合进入合成塔，塔内压力为13.8～24.6 MPa，温度为180～200℃，反应物料停留时间为25～40min，得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液，经减压降温，将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到99.5%以上，然后在造粒塔造粒得到。
进一步地，所述的稳定剂为磷酸、草酸、柠檬酸和甲酸中的一种或两种，所述的有机增粘组分为CMC、聚丙烯酰胺和TX-10中的一种或两种。
一种无碱速凝剂的制作方法，包括以下步骤：
将浓度为17%硫酸铝溶于水中，硫酸铝的质量分数为45-55%，制作硫酸铝溶液，加热温度在60-80℃之间，同时加入质量比1%的配位剂，搅拌溶液至澄清；
将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，搅拌至澄清，继续搅拌保温2-4小时；
冷却至室温后，加入稳定剂和有机增粘组分，搅拌均匀即制得成品。
进一步地，将浓度为17%硫酸铝溶于水中的具体步骤为，首先将硫酸铝加入到水中，再加热溶液温度达到60-70℃，然后在此温度下反应1小时。
进一步地，将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，有机醇胺和酰胺类物质的质量比为1：3，搅拌至澄清，继续搅拌保温3小时。
进一步地，稳定剂和有机增粘组分的加入量分别为质量比的3%和0.2%。
本发明的有益效果：本发明的一种无碱速凝剂，既能满足湿喷混凝土的速凝要求，又能实现绿色环保无污染的施工环境，在保证喷射混凝土质量稳定的同时，还能大大提高喷射混凝土的后期强度及抗渗等级。该速凝剂的存放时间长，能抵抗温度变化，并且完全非碱性。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明提供一种技术方案：一种无碱速凝剂，由以下原料构成：硫酸铝、配位剂、有机醇胺和酰胺类物质。
有机醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或两种，酰胺类物质为尿素，所述尿素是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2.8～4.5混合进入合成塔，塔内压力为13.8～24.6MPa，温度为180～200℃，反应物料停留时间为25～40min，得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液，经减压降温，将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到99.5%以上，然后在造粒塔造粒得到。
稳定剂为磷酸、草酸、柠檬酸和甲酸中的一种或两种，所述的有机增粘组分为CMC、聚丙烯酰胺和TX-10中的一种或两种。
本发明提供一种技术方案：一种无碱速凝剂的制作方法，包括以下步骤：
将浓度为17%硫酸铝溶于水中，硫酸铝的质量分数为45-55%，制作硫酸铝溶液，加热温度在60-80℃之间，同时加入质量比1%的配位剂，搅拌溶液至澄清；
将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，搅拌至澄清，继续搅拌保温2-4小时；
冷却至室温后，加入稳定剂和有机增粘组分，搅拌均匀即制得成品。
作为本发明的一个实施例：将浓度为17%硫酸铝溶于水中的具体步骤为，首先将硫酸铝加入到水中，再加热溶液温度达到60-70℃，然后在此温度下反应1小时。
作为本发明的一个实施例：将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，有机醇胺和酰胺类物质的质量比为1：3，搅拌至澄清，继续搅拌保温3小时。
作为本发明的一个实施例：稳定剂和有机增粘组分的加入量分别为质量比的3%和0.2%。
作为本发明的一个实施例：根据本发明制备速凝剂。
所用质量份（%）如下：
表1 无碱速凝剂制备所用质量份（%）
17%硫酸铝 配位剂 三乙醇胺 尿素 磷酸 草酸 CMC 水
50 1 4 12 2 1 0.2 29.8
将17%硫酸铝溶于水中，加热温度在60-70℃之间，同时加入配位剂，搅拌1小时至溶液澄清；将三乙醇胺和尿素加入上述溶液中，继续搅拌保温3小时；冷却至室温后，加入磷酸、草酸和CMC，搅拌至充分溶解即制得本品。
作为本发明的一个实施例：根据实施例1制备的用于喷射混凝土施工的液体无碱无毒速凝剂，按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的实验条件进行水泥净浆凝结时间测试。
此试验中使用的水泥净浆组分为：鲁碧水泥、水和速凝剂。经检测得：当速凝剂的掺加量为水泥用量的5%、6%、7%和8%时，所检测的水泥净浆的初凝时间和终凝时间如表2，且均符合混凝土速凝剂合格品的要求。
表2 不同速凝剂掺加量时水泥净浆的初凝时间和终凝时间
速凝剂的掺加量（%） 5 6 7 8
初凝时间（min） 5 4.5 4 3
终凝时间（min） 12 11.5 10 7
作为本发明的一个实施例：根据实施例1所述方法制备的用于喷射混凝土施工的液体无碱无毒速凝剂，按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的实验条件进行水泥砂浆强度测试。
此试验中使用的水泥砂浆组分为：水泥、标准砂、水和速凝剂。当速凝剂的掺加量为水泥用量的5%、6%、7%和8%时，所检测的水泥砂浆的1天抗压强度和28天抗压强度比如表3，且均符合混凝土速凝剂合格品的要求。
表3 不同速凝剂掺加量时水泥砂浆的1天抗压强度和28天抗压强度比
速凝剂的掺加量（%） 空白 5 6 7 8
1天强度（Mpa） 9.2 6.4 6.9 7.2 7.6
28天强度（Mpa） 55.4 56.9 58.3 60.5 62.2
28天强度比（%） / 103 105 109 112
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种无碱速凝剂，其特征在于：由以下原料构成：硫酸铝、配位剂、有机醇胺和酰胺类物质。
2.根据权利要求1所述的一种无碱速凝剂，其特征在于：所述的有机醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或两种，酰胺类物质为尿素，所述尿素是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2.8～4.5混合进入合成塔，塔内压力为13.8～24.6 MPa，温度为180～200℃，反应物料停留时间为25～40min，得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液，经减压降温，将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到99.5%以上，然后在造粒塔造粒得到。
3.根据权利要求1所述的一种无碱速凝剂，其特征在于：所述的稳定剂为磷酸、草酸、柠檬酸和甲酸中的一种或两种，所述的有机增粘组分为CMC、聚丙烯酰胺和TX-10中的一种或两种。
4.一种无碱速凝剂的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
将浓度为17%硫酸铝溶于水中，硫酸铝的质量分数为45-55%，制作硫酸铝溶液，加热温度在60-80℃之间，同时加入质量比1%的配位剂，搅拌溶液至澄清；
将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，搅拌至澄清，继续搅拌保温2-4小时；
冷却至室温后，加入稳定剂和有机增粘组分，搅拌均匀即制得成品。
5.根据权利要求4所述的一种无碱速凝剂的制作方法，其特征在于：将浓度为17%硫酸铝溶于水中的具体步骤为，首先将硫酸铝加入到水中，再加热溶液温度达到60-70℃，然后在此温度下反应1小时。
6.根据权利要求4所述的一种无碱速凝剂的制作方法，其特征在于：将有机醇胺和酰胺类物质加入到溶液中，有机醇胺和酰胺类物质的质量比为1：3，搅拌至澄清，继续搅拌保温3小时。
7.根据权利要求4所述的一种无碱速凝剂的制作方法，其特征在于：稳定剂和有机增粘组分的加入量分别为质量比的3%和0.2%。
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