CN110550881A - 高效高模量低回弹型低碱速凝剂及其制备方法 - Google Patents

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冉晋友
方世昌
田应兵
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Abstract

本发明公开了一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂及其制备方法，速凝剂包括以下重量份的组分：去离子水60‑70份、促凝剂为15～22份、络合剂为6～8份、促进剂为4.5～5.5份、配位剂为0.5～3份、调节剂3～5份、稳定剂1.5～3份。本发明与混凝土表现效果良好：混凝土喷射回弹率与施工效果俱佳；净浆初凝凝结时间小于5min，终凝凝结时间小于12min；1d抗压强度10.2Mpa，28d抗压强度比大于100％，并与不同水泥均具有良好的适应性。

Description

高效高模量低回弹型低碱速凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及建材砼外加剂技术领域，特别涉及应用于喷射混凝土中的低碱液体速凝剂。
背景技术
市场现有速凝剂产品有碱(高碱)速凝剂和无碱速凝剂，有碱速凝剂虽然掺量低，但碱含量较高，致使后期强度严重损失；其次，有碱速凝剂适应性较差，且使用掺量和产品性能不稳定，易沉淀；再其次生产工艺耗能高，成本较高，且对施工人员伤害大；加之密闭涵洞使用时严重影响操作人员健康，给公司造成很大的信誉损失，丢失大量速凝剂使用客户。而无碱速凝剂掺量过高，成本大，适应性低，回弹大，施工性偶有不足。喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，主要是借助压力或其他动力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工技术，通过管道输送高速喷灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构上，并迅速硬化凝结形成在其表面的保护层。
一般常用碱性速凝剂是指速凝剂碱(Na2O+0.658K2O)含量占速凝剂总质量的6％～25％，低碱速凝剂碱(Na2O+0.658K2O)含量占速凝剂总质量的1％～6％以下，无碱速凝剂碱(Na2O+0.658K2O)含量占速凝剂总质量的1％以下。为此设计研发一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂，使之满足低掺量、高模量、高适应、低成本、易施工等性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一提供一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其具有低掺量、低回弹和低成本，进一步提高混泥土模量和水泥广泛适应性。
本发明的技术方案为：
一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂，包括以下重量份的组分：去离子水60-70份、促凝剂为15～22份、络合剂为6～8份、促进剂为4.5～5.5份、配位剂为0.5～3份、调节剂3～5份、稳定剂1.5～3份。
进一步的，促凝剂为硫酸盐无机化合物。
进一步的，硫酸盐无机化合物为优质无铁硫酸铝、高聚合硫酸铝、硫酸铝钾中的一种或者多种以任意比例混合。
进一步的，络合剂为铝酸钠、氟化钠、铝酸钾中的至少一种，其中铝酸钠纯度为99％。
进一步的，促进剂为氟铝酸盐或氟硅酸盐。
进一步的，氟铝酸盐为氟铝酸钠或氟铝酸钾中的至少一种，所述氟硅酸盐为氟硅酸镁或氟硅酸钠中的至少一种。
进一步的，配位剂为草酸、磷酸、硅酸、氟硅酸中的一种或多种以任意比例混合。
进一步的，调节剂为硫酸亚铁、氧化铁中的一种或多种以任意比例混合。
进一步的，稳定剂为乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种以任意比例混合。
本发明要解决的技术问题之二是提供上述高效高模量低回弹型低碱速凝剂的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例准备原料；
(2)将去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌；
(3)依次间隔20min投入促凝剂、络合剂、促进剂、配位剂、调节剂，加热至75℃，待反应30min后，投入稳定剂30min后降温至40℃即可出料。
本发明的有益之处在于：
本发明与混凝土表现效果良好：混凝土喷射回弹率与施工效果俱佳；净浆初凝凝结时间小于5min，终凝凝结时间小于12min；1d抗压强度10.2Mpa，28d抗压强度比大于100％，并与不同水泥均具有良好的适应性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
将60份去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌，依次间隔20min投入硫酸铝20份、铝酸钠6份、氟硅酸镁1.5份、氟铝酸钾3.5、草酸3份、硫酸亚铁5份，加热至75℃，待反应30min后，投入乙二醇2份，30min后降温至40℃即可出料。
其中，上述各组组分均按质量分数计。
实施例2
将60份去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌，依次间隔20min投入硫酸铝钾22份、铝酸钠6份、氟铝酸钠3份、氟硅酸钠2.5、磷酸1.5份、硫酸亚铁3份，加热至75℃，待反应30min后，投入三乙醇胺2份，30min后降温至40℃即可出料。
其中，上述各组组分均按质量分数计。
实施例3
将65份去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌，依次间隔20min投入聚合硫酸铝20份、氟化钠8份、氟铝酸钾2份、氟硅酸钠2.5、硅酸0.5份、氧化铁5份，加热至75℃，待反应30min后，投入二乙胺2份，30min后降温至40℃即可出料。
其中，上述各组组分均按质量分数计。
实施例4
将70份去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌，依次间隔20min投入硫酸铝20份、铝酸钾6份、氟铝酸钠3份、氟硅酸钠1.5、氟硅酸1.5份、硫酸亚铁5份，加热至75℃，待反应30min后，投入丙三醇3份，30min后降温至40℃即可出料。
其中，上述各组组分均按质量分数计。
实施例5
将60份去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌，依次间隔20min投入硫酸铝15份、硫酸铝钾7份、铝酸钠5份、氟铝酸钠3份、氟硅酸钠2、草酸1.5份、硫酸亚铁3.5份，加热至75℃，待反应30min后，间隔15min依次投入乙二醇1.5、三乙醇胺1.5份，30min后降温至40℃即可出料。
其中，上述各组组分均按质量分数计。
需要说明的是：
还可以选用以下组合：
硫酸盐无机化合物为优质无铁硫酸铝、高聚合硫酸铝、硫酸铝钾中的一种或者多种以任意比例混合。
络合剂为铝酸钠、氟化钠、铝酸钾中的至少一种，其中铝酸钠纯度为99％。
促进剂为氟铝酸盐或氟硅酸盐，氟铝酸盐为氟铝酸钠或氟铝酸钾中的至少一种，所述氟硅酸盐为氟硅酸镁或氟硅酸钠中的至少一种。
配位剂为草酸、磷酸、硅酸、氟硅酸中的一种或多种以任意比例混合。
调节剂为硫酸亚铁、氧化铁中的一种或多种以任意比例混合。
稳定剂为乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种以任意比例混合。
上述实验数据与实施例1-5的数据偏差不大，故不再一一枚举。
实验数据如下：
实验例1水泥净浆凝结时间
P·O 42.5普通硅酸盐水泥：400份，W/C＝0.35，水：140份。
以上水包括液体速凝剂中的水，按中国建材行业执行标准GB/T 35159-2017，将以上示范实施例制备的低碱速凝剂分别以占水泥重量的4％掺量掺入不同品牌厂家水泥的水泥净浆，测试水泥净浆初凝和终凝凝结时间。另外，并与购买的某市售低碱速凝剂样品做净浆凝结时间实验对比，实验数据如表1所示。
表1速凝剂与不同水泥净浆凝结时间
以上是各示范实施例与不同品牌水泥净浆凝结时间的适应性，实验数据表明，低碱速凝剂示范实施例与几种水泥净浆凝结时间良好，适应性俱佳。
实验例2水泥砂浆抗压强度
P·O 42.5普通硅酸盐水泥：900份，标准砂：1350份，W/C＝0.5，水：450份。以上水包括液体速凝剂中的水，按中国建材行业执行标准GB/T 35159-2017，将以上示范实施例制备的低碱速凝剂分别以占水泥重量的4％掺量掺入不同品牌厂家水泥的水泥砂浆试样中，分别测试砂浆试块1d抗压强度、28d抗压强度比。另外，并与购买的某市售低碱速凝剂样品做砂浆抗压强度实验对比，包含空白样对比，结果如表2所示。
表2速凝剂与不同水泥砂浆强度
以上是各示范实施例与不同品牌水泥抗压强度的适应性，实验数据表明，低碱速凝剂示范实施例与几种水泥28d抗压强度均大于100％，现场施工中混凝土喷射回弹率低，并能使不同种类水泥均能满足施工要求，适应性广。混凝土喷射回弹率与施工效果俱佳；净浆初凝凝结时间小于5min，终凝凝结时间小于12min；1d抗压强度10.2Mpa，28d抗压强度比大于100％，并与不同水泥均具有良好的适应性。综合性能优于普通低碱速凝剂。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：去离子水60-70份、促凝剂为15～22份、络合剂为6～8份、促进剂为4.5～5.5份、配位剂为0.5～3份、调节剂3～5份、稳定剂1.5～3份。
2.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述促凝剂为硫酸盐无机化合物。
3.根据权利要求2所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述硫酸盐无机化合物为优质无铁硫酸铝、高聚合硫酸铝、硫酸铝钾中的一种或者多种以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述络合剂为铝酸钠、氟化钠、铝酸钾中的至少一种，其中铝酸钠纯度为99％。
5.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述促进剂为氟铝酸盐或氟硅酸盐。
6.根据权利要求5所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述氟铝酸盐为氟铝酸钠或氟铝酸钾中的至少一种，所述氟硅酸盐为氟硅酸镁或氟硅酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述配位剂为草酸、磷酸、硅酸、氟硅酸中的一种或多种以任意比例混合。
8.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述调节剂为硫酸亚铁、氧化铁中的一种或多种以任意比例混合。
9.根据权利要求1所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂，其特征在于：所述稳定剂为乙二醇、丙三醇、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种以任意比例混合。
10.如权利要求1-9任一项所述的高效高模量低回弹型低碱速凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照比例准备原料；
(2)将去离子水加热到60℃，保温并开始搅拌；
(3)依次间隔20min投入促凝剂、络合剂、促进剂、配位剂、调节剂，加热至75℃，待反应30min后，投入稳定剂30min后降温至40℃即可出料。
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