CN109851272A - 一种无碱粉状速凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无碱粉状速凝剂，由按质量百分比为硫酸铝：40～50％，氢氧化铝：8～15%，氢氟酸：25～33％，水玻璃：0.5～5％，氟化镁：10～15％，稳定剂：0.5～2％和余部三乙醇胺组成；本发明提出的无碱粉状速凝剂生产原料易得，所用设备无特殊要求，制备方法操作简单，相对于液态速凝剂产品具有掺用量少，凝固时间短、抗压强度大，方便在低温地区存储、运输、应用，混凝土的含水量易于管控。

Description

一种无碱粉状速凝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于湿法喷射混凝土技术领域，涉及一种湿法喷射混凝土用粉状无碱速凝剂，尤其涉及一种应用于隧道湿喷混凝土中的无碱粉状速凝剂及其制备方法。

背景技术

速凝剂是一种掺人混凝土中能使混凝土迅速硬化的外加剂 ，粉状速凝剂为粉状固体，一般在水泥添加用量的 3％-6％即可是水泥迅速硬化，大大缩短缩短混凝土由液态变为固态所需时间，时间为1小时即可产生强度，以达到使混凝土快速凝结、抗压的目的。近年来，干喷工艺粉尘较大，对人体安全造成威胁，常采用湿法喷射混凝土工艺逐步取代传统的干喷工艺，配合该施工工艺使用的速凝剂为液态速凝剂，液态速凝剂分为碱性、无碱性，碱性液态速凝剂容易对人体造成伤害，喷射的混凝土后期强度明、抗渗等效果不好；目前无碱性液态速凝剂较多，专利号为CN102219425发明专利公开了一种无碱液态速凝剂及其制备方法，该专利技术方案主要采用硫酸铝、氢氧化铝、氢氟酸、水玻璃和水制成，由于水分的存在，在低温地区存放、使用过程中存在较大的风险，而且低温地区湿法喷射混凝土，外加无碱液态速凝剂加大了混凝土的湿度，同时对混凝土水分含量难以管控，使得低温环境下喷射的混凝土凝固时间变长，若要加快凝固时间，则需要加大速凝剂的比例，混凝土中速凝剂的比例过大则会影响混凝土继而造成后期强度明、抗渗等性能，对速凝剂本身也是一种浪费。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足，提供一种用于湿法喷射混凝土的无碱粉状速凝剂及其制备方法，该无碱粉状速凝剂将原本以硫酸铝、氢氧化铝、氢氟酸、水玻璃和水等组成的液态速凝剂去水加入并加入氟化镁、三乙醇胺制成无碱粉状速凝剂，及保持了原来无碱液态速凝剂最大程度的引入铝离子，以及减少对喷射混凝土早期强度的影响，同时在低温地区存储、运输、应用带来了便利，解决了使用液态速凝剂使得低温环境下喷射的混凝土凝固时间变长，混凝土中速凝剂的比例过大则会影响混凝土继而造成后期强度明、抗渗等性能，以及速凝剂的浪费等问题。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种无碱粉状速凝剂，由硫酸铝、氢氧化铝、氢氟酸、水玻璃、氟化镁、三乙醇胺以及稳定剂组成；稳定剂由羧酸类、酰胺类有机物单掺或复配制得；各组分的质量百分比为：硫酸铝：40～50％，氢氧化铝：8～15%，氢氟酸：25～33％，水玻璃：0.5～5％，氟化镁：10～15％，稳定剂：0.5～2％，其余部分为三乙醇胺。

进一步的，所述的硫酸铝的优选用量为 45 ～ 50％。

进一步的，所述的氢氧化铝的优选用量为8～ 10％。

进一步的，所述的水玻璃的优选用量为 1.5 ～ 2.5％。

进一步的，所述的稳定剂为羧酸类、酰胺类有机物单惨或复配制得，可以选用甲酸、乙酸、丙烯酸、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的一种或两种混合制备，主要目的是使制备的速凝剂在长期存放下不出现结晶沉淀；本发明中优选用量为 0.5 ～1％。

本发明制备方法简便，制备过程简单。具体制备方法如下：

第一步：称取氢氟酸，置于塑料容器中，将氢氧化铝缓慢加入氢氟酸中，待反应完成后，收集反应后的氟化铝溶液于容器中；

第二步：将硫酸铝加入第一步所得溶液中，搅拌使硫酸铝溶解；

第三步：将第一步制得的氟化铝溶液与第二步制得溶液混合、搅拌，并缓慢加入水玻璃溶液、稳定剂、氟化镁，继续加三乙醇胺搅拌直至成均匀的糊状；

第四步：烘干、粉化即得本发明所述的无碱粉状速凝剂。

本发明的具体应用方法是：

采用湿喷施工时，粉状速凝剂输送管路内径大于32mm，通过高压气体使粉状速凝剂输送至喷头混合室，高压压气与粉状速凝剂混合体的压力控制在 0.15—0.2Mpa，此压力要远高于混凝土料流压力。混凝土料流、粉状速凝剂2股料流在喷头混合室产生混合，采用压缩空气输送的混凝土料流是稀薄流状态，速凝剂料流是含粉状颗粒的气体混合物 (粉状颗粒浓度 500～1000g／m )，混合效果与使用液体速凝剂时的混合效果是等同的。其中，用量为水泥质量的 2 ～ 5％，优选用量为 3 ～4％。

本发明的优点：

1.本发明提出的无碱粉状速凝剂生产原料易得，所用设备无特殊要求，操作简单，相对于液态速凝剂产品具有掺用量少（为水泥质量的 2 ～4%）；方面在低温地区存储、运输、应用，混凝土的含水量易于管控。

2.按照GB/T35159—2017的实验条件，本发明在较低的掺量下（3 ～ 4％）可使普通水泥在 2分钟内初凝，4 分钟内终凝；

3.按照GB/T35159—2017的实验条件，本发明可使水泥砂浆的 1d 强度达到8MPa 以上，28d抗压强度比大于90％。

具体实施方式

一种无碱粉状速凝剂，所用质量百分比如表 1 所示。

表 1 制备实施例质量百分比

本发明无碱粉状速凝剂的制备过程：

结合实施例 1 的组分及配比的质量百分比：

第一步：称取氢氟酸300 克，置于塑料容器中，将80 克氢氧化铝缓慢加入氢氟酸中，待反应完成后，收集反应后的氟化铝溶液于容器中；

第二步：将 450 克硫酸铝加入水中，搅拌使硫酸铝溶解；

第三步：将第一步制得的氟化铝溶液与第二步制得溶液混合、搅拌，并缓慢加入重量为15 克的水玻璃溶液和 0.5 克丙烯酸、氟化镁100克，加入三乙醇胺搅拌直至成均匀的糊状；

第四步：烘干、粉化即得本发明所述的无碱粉状速凝剂。

实施例 2、3、4、5 的制备过程同实施例 1（组分的质量百分比不同）

应用实施例

按照GB/T35159—2017喷射混凝土用速凝剂》的要求进行水泥净浆凝结时间和水泥砂浆抗压强度的试验。其中无碱粉状速凝剂用量按照水泥重量的百分比计算。

水泥净浆凝结时间测试：

水泥 400g；水 140g;

水泥砂浆抗压强度测试：

水泥 900g；标准砂 1350g；水 450g;

速凝剂掺量为水泥重量的 4％加入到水泥浆体中。实验结果如表 2 所示。

表 2 试验结果

本发明提供的液体速凝剂在 4％掺量下能使水泥净浆的凝结时间满足初凝时间小于3分钟、终凝时间小于 6 分钟的要求，砂浆 1d 抗压强度大于8MPa，28d 抗压强度比大于90％，达到速凝剂一等品要求，并且具有非常好的水泥适应性，能够使不同类型的水泥满足喷射混凝土的施工要求。

Claims (6)

1.一种无碱粉状速凝剂，其特征在于：由硫酸铝、氢氧化铝、氢氟酸、水玻璃、氟化镁、三乙醇胺以及稳定剂组成；稳定剂由羧酸类、酰胺类有机物单掺或复配制得；各组分的质量百分比为：硫酸铝：40～50％，氢氧化铝：8～15%，氢氟酸：25～33％，水玻璃：0.5～5％，氟化镁：10～15％，稳定剂：0.5～2％，其余为三乙醇胺。

2.根据权利要求1所述的一种无碱粉状速凝剂，其特征在于：所述的硫酸铝的优选用量为 45 ～ 50％。

3.根据权利要求1所述的一种无碱粉状速凝剂，其特征在于：所述的氢氧化铝的优选用量为8～ 10％。

4.根据权利要求1所述的一种无碱粉状速凝剂，其特征在于：所述的水玻璃的优选用量为 1.5 ～ 2.5％。

5.根据权利要求1所述的一种无碱粉状速凝剂，其特征在于：所述的稳定剂优选用量为0.5 ～1％。

6.根据权利要求1至5任意一项权利要求所述的一种无碱粉状速凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：

第一步：称取氢氟酸，置于塑料容器中，将氢氧化铝缓慢加入氢氟酸中，待反应完成后，收集反应后的氟化铝溶液于容器中；

第二步：将硫酸铝加入第一步所得溶液中，搅拌使硫酸铝溶解；

第三步：将第一步制得的氟化铝溶液与第二步制得溶液混合、搅拌，并缓慢加入水玻璃溶液、稳定剂、氟化镁，继续加三乙醇胺搅拌直至成均匀的糊状；

第四步：烘干、粉化即得本发明所述的无碱粉状速凝剂。