CN109574532A

CN109574532A - 一种高适应性液态无碱速凝剂及其常温制备方法

Info

Publication number: CN109574532A
Application number: CN201910090482.7A
Authority: CN
Inventors: 徐忠洲; 王英维; 周普玉; 王宏维
Original assignee: Shanxi Sunway Internation Trade Co Ltd
Current assignee: Shanxi Sunway Internation Trade Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明公开了一种高适应性液态无碱速凝剂，其原料由以下重量百分比组成：无机酸5‑15%，氢氧化铝2‑8%，硫酸铝35‑50%，硫酸盐5‑15%，硅酸盐1‑5%，有机醇胺1‑5%，无机中和剂2‑5%，余量为水。本发明提供的液体无碱速凝剂碱含量小于1％，大大降低了碱‑骨料反应的可能性，提升了喷射混凝土的耐久性；该液体无碱速凝剂具有储存稳定性好、无分层沉淀、粘度低等优点，解决了现有无碱速凝剂易分层沉淀、低温结晶、粘度大等问题；该液体无碱速凝剂生产工艺简单，整个生产过程不需要热源，直接利用物料间酸碱中和产生的热量加速反应进行，能耗低，与现有无碱速凝剂相比，具有明显的技术和经济优势，利于产品的生产与推广，具有广阔的应用前景。

Description

一种高适应性液态无碱速凝剂及其常温制备方法

技术领域

本发明涉及无碱速凝剂技术领域，具体为一种高适应性液态无碱速凝剂及其常温制备方法。

背景技术

速凝剂已成为现代喷射混凝土必不可少的外加剂之一。传统速凝剂一般具有强碱性，虽然能满足喷射混凝土的使用要求，但腐蚀性强，容易对生产和施工人员的身体健康造成伤害，且强碱特性极易导致碱骨料反应，使混凝土的后期强度明显降低，抗渗等级下降，影响混凝土的耐久性，不利于工程的建设。

为克服上述缺陷，开发液体无碱速凝剂已成为当前湿喷混凝土及施工技术研究的热点。液体无碱速凝剂具有对人体损伤小、早期强度和后期抗压强度比高、对混凝土耐久性无不良影响、可有效降低粉尘浓度和回弹量等优点。然而，目前市场上所研制的无碱速凝剂多存在容易产生沉淀、适应性差、成本高、掺量高、1d抗压强度低、碱含量超标等一系列问题。公开号为CN106830803的专利中无碱速凝剂原料中加入了氟化钠，使用量已经使碱含量大于1％，不符合无碱速凝剂碱含量要求；公开号为CN102173630的专利中无碱速凝剂凝结性能达标，但1d强度非常低，影响喷射混凝土正常施工；公开号为CN105271867及CN106587704均采用了氢氧化铝凝胶，原材价格非常昂贵，产品价格较高。因此，开发出一种稳定性好、价格适宜、促凝效果好、早后期强度高的无碱液体速凝剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，其原料由以下重量百分比组成：无机酸5-15％，氢氧化铝2-8％，硫酸铝35-50％，硫酸盐5-15％，硅酸盐1-5％，有机醇胺1-5％，无机中和剂2-5％，余量为水。

优选的，所述无机酸为氢氟酸、氟硅酸、硫酸、硼酸、磷酸中的至少一种。

优选的，所述氢氧化铝为普通氢氧化铝，且Al₂O₃含量≥64.0％。

优选的，所述硫酸铝为工业硫酸铝，且Al₂O₃含量≥15.6％。

优选的，所述硫酸盐为硫酸镁、硫酸铁、硫酸锌中的至少一种。

优选的，所述硅酸盐为氟硅酸镁、三硅酸镁、氟硅酸锌中的至少一种。

优选的，所述有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。

优选的，所述无机中和剂为氧化镁、氢氧化镁中的至少一种。

本发明还提供了一种高适应性液态无碱速凝剂的常温制备方法，包括如下步骤：

S1：将工业氢氧化铝溶解于无机酸溶液中，形成高浓度铝盐溶液；

S2：依次将适量水、硅酸盐、有机醇胺加入高浓铝盐溶液中，于反应器内进行水解-聚合反应15～30min；

S3：依次将工业硫酸铝、硫酸盐加入步骤S2所得溶液中，搅拌下络合反应30min；

S4：将无机中和剂加入步骤S3所得溶液中，反应60～90min；冷却至室温，得到稳定的高适应性液体无碱速凝剂成品。

优选的，所述制备过程无需加热，且S1、S2和S3中物料间酸碱中和产生的热量为热能来源，且所制备的液体无碱速凝剂pH为2.5-3.5，密度为1.35-1.45g/cm³，碱含量小于1.0％，掺量范围5-8％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的液体无碱速凝剂碱含量小于1％，大大降低了碱-骨料反应的可能性，提升了喷射混凝土的耐久性；

(2)本发明提供的液体无碱速凝剂具有储存稳定性好、无分层沉淀、粘度低等优点，解决了现有无碱速凝剂易分层沉淀、低温结晶、粘度大等问题；

(3)本发明提供的液体无碱速凝剂F^-/Si⁴⁺比例均衡，应用于喷射混凝土具有早期强度高、后期无强度损失、回弹率低、粉尘少、抗渗性以及耐久性较好的优点；

(4)本发明提供的液体无碱速凝剂稳定态铝离子含量高，与水泥的适应性良好，对不同品牌的水泥在5-8％掺量范围内均满足喷射混凝土施工的要求。

(5)本发明提供的液体无碱速凝剂制备方法，生产工艺简单，整个生产过程不需要热源，直接利用物料间酸碱中和产生的热量加速反应进行，能耗低，与现有无碱速凝剂相比，具有明显的技术和经济优势，利于产品的生产与推广，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

常温合成一种高适应性液体无碱速凝剂，包括氢氧化铝、工业硫酸铝、工业硫酸镁、40％工业氢氟酸、氟硅酸镁、二乙醇胺、氧化镁。具体制备步骤如下：

S1：依次将去离子水50g、40％氢氟酸70g加入装有搅拌器的反应器内，搅拌下加入氢氧化铝30g，反应至澄清；

S2：依次将去离子水230g、氟硅酸镁40g、二乙醇胺50g加入步骤S1所得溶液中，反应30min；

S3：将工业硫酸铝450g、工业硫酸镁50g依次加入步骤S2所得溶液中，搅拌下反应30min；

S4：将氧化镁30g加入步骤S3所得溶液中，反应60min；冷却至室温，得到高适应性液体无碱速凝剂。

实施例2

S1：依次将去离子水50g、40％氢氟酸90g加入装有搅拌器的反应器内，搅拌下加入氢氧化铝40g，反应至澄清；

S2：依次将去离子水210g、氟硅酸镁20g、二乙醇胺40g加入步骤S1所得溶液中，反应30min；

S3：将工业硫酸铝450g、工业硫酸镁70g依次加入步骤S2所得溶液中，搅拌下反应30min；

S4：将氧化镁30g加入步骤S3所得溶液中，反应90min；冷却至室温，得到高适应性液体无碱速凝剂。

实施例3

常温合成一种高适应性液体无碱速凝剂，包括氢氧化铝、工业硫酸铝、工业硫酸镁、40％工业氢氟酸、35％氟硅酸、氟硅酸镁、二乙醇胺、氧化镁。

具体制备步骤如下：

S1：依次将40％氢氟酸120g、35％氟硅酸30g加入装有搅拌器的反应器内，搅拌下加入氢氧化铝60g，反应至澄清；

S2：依次将去离子水195g、氟硅酸镁30g、二乙醇胺40g加入步骤S1所得溶液中，反应30min；

S3：将工业硫酸铝380g、工业硫酸镁120g依次加入步骤S2所得溶液中，搅拌下反应30min；

S4：将氧化镁25g加入步骤S3所得溶液中，反应60min；冷却至室温，得到高适应性液体无碱速凝剂。

实施例4

常温合成一种高适应性液体无碱速凝剂，包括氢氧化铝、工业硫酸铝、工业硫酸镁、40％工业氢氟酸、三硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化镁。

具体制备步骤如下：

S1：依次将去离子水50g、40％氢氟酸100g加入装有搅拌器的反应器内，搅拌下加入氢氧化铝45g，反应至澄清；

S2：依次将去离子水215g、三硅酸镁25g、二乙醇胺20g、三乙醇胺10g加入步骤S1所得溶液中，反应30min；

S3：将工业硫酸铝400g、工业硫酸镁100g依次加入步骤S2所得溶液中，搅拌下反应30min；

S4：将氢氧化镁35g加入步骤S3所得溶液中，反应60min；冷却至室温，得到高适应性液体无碱速凝剂。

实施例5

常温合成一种高适应性液体无碱速凝剂，包括氢氧化铝、工业硫酸铝、工业硫酸镁、40％工业氢氟酸、硼酸、氟硅酸镁、三异丙醇胺、氢氧化镁。具体制备步骤如下：

S1：依次将40％氢氟酸90g、硼酸30g加入装有搅拌器的反应器内，搅拌下加入氢氧化铝50g，反应至澄清；

S2：依次将去离子水255g、氟硅酸镁20g、三异丙醇胺25g加入步骤S1所得溶液中，反应30min；

S3：将工业硫酸铝400g、工业硫酸镁90g依次加入步骤S2所得溶液中，搅拌下反应30min；

S4：将氢氧化镁40g加入步骤S3所得溶液中，反应90min；冷却至室温，得到高适应性液体无碱速凝剂。

依据GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》相关项目试验方法检测实施例1-5和其他厂家液体无碱速凝剂对比例1-3的各项性能指标，具体检测结果如表1所示。

表1实施例与对比例无碱速凝剂的性能指标对比

由表1中数据可以看出，相对于对比样1～3，实施例在稳定性、掺量、1d抗压强度等方面均具有较明显的优势，当其掺量在6～7％范围内时，水泥净浆凝结时间和砂浆强度即可达到GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》对液体无碱速凝剂的要求。

为充分了解本发明制得的液体无碱速凝剂对不同品牌水泥的适应性，分别选用金隅、冀东、海螺、尧柏、红狮、科特林及华新牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，并采用实施例3制备的液体无碱速凝剂进行凝结时间和砂浆强度的检测，试验结果如表2所示。

表2实施例3与不同品牌水泥的适应性

由表2可知，本发明常温下制备的液体无碱速凝剂在5～8％掺量范围内能够使不同品牌水泥的净浆凝结时间和砂浆强度满足GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》标准要求，具有广泛的水泥适应性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，其原料由以下重量百分比组成：无机酸5-15％，氢氧化铝2-8％，硫酸铝35-50％，硫酸盐5-15％，硅酸盐1-5％，有机醇胺1-5％，无机中和剂2-5％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述无机酸为氢氟酸、氟硅酸、硫酸、硼酸、磷酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述氢氧化铝为普通氢氧化铝，且Al₂O₃含量≥64.0％。

4.根据权利要求1所述的一种高适应性液体无碱速凝剂，其特征在于，所述硫酸铝为工业硫酸铝，且Al₂O₃含量≥15.6％。

5.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸镁、硫酸铁、硫酸锌中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述硅酸盐为氟硅酸镁、三硅酸镁、氟硅酸锌中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种高适应性液态无碱速凝剂，其特征在于，所述无机中和剂为氧化镁、氢氧化镁中的至少一种。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的高适应性液态无碱速凝剂的常温制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述一种高适应性液态无碱速凝剂的常温制备方法，其特征在于，所述制备过程无需加热，且S1、S2和S3中物料间酸碱中和产生的热量为热能来源，且所制备的液体无碱速凝剂pH为2.5-3.5，密度为1.35-1.45g/cm³，碱含量小于1.0％，掺量范围5-8％。