CN110963741A - 一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料及其制备方法和应用，配方为：速凝组分40.0‑60.0份、早强组分10.0‑15.0份、活性铝组分8.0‑15.0份、络合剂5.0‑10.0份、消泡剂8.0‑10.0份、抗冻组分10.0‑15.0份。与现有技术相比，本发明提供的无碱液体速凝剂的核心母料，可以广泛应用于各类型液体无碱速凝剂的生产中，生产工艺简便，制备的无碱液体速凝剂可显著提高喷射混凝土6h及1d强度，水泥的1d胶砂抗压强度达15MPa以上，且后期强度无损失；同时可提高无碱液体速凝剂的稳定性、扩大液体无碱速凝剂的应用范围。

Description

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料及其制备方法和应用，可广泛应用于各种类型无碱液体速凝剂的生产。

背景技术

速凝剂作为喷射混凝土的重要组成材料之一，其性能优劣严重影响着喷射混凝土的质量，进而影响着工程质量。

速凝剂可分为碱性速凝剂和无碱速凝剂两大类。目前，我国多采用碱性液体速凝剂，但此类速凝剂由于碱性物质的存在，增加了碱集料反应的可能性，混凝土后期抗压强度损失较大(20％-50％)；且因其碱性较高，腐蚀性强，对施工人员伤害大，在施工过程中存在安全隐患。无碱液体速凝剂具有对人体腐蚀性损伤小、后期抗压强度比值高、对混凝土耐久性无不良影响和回弹量低等优点，近些年已在工程中开始应用，未来必将取代碱性速凝剂。

但是目前我国市场上无碱速凝剂品质良莠不齐，大部分无碱液体速凝剂存在适应性差，碱含量、氯离子、氟离子含量超标，混凝土早期强度低，尤其是6小时内无强度，施工进度慢等问题，导致无碱速凝剂未能发挥其优点，反而使工程质量下降。并且由于大多数无碱液体速凝剂含有大量氟离子，氟离子会在水的渗透作用下会进入到土壤和水源当中严重破坏当地水质。尽管氟作为人体必需的微量元素之一，适量的氟在人体骨骼、牙齿的形成中具有重要作用，但一旦过量就会造成人体氟中毒而产生氟斑牙、氟骨症，甚至危及生命。因此，国家标准规定生活饮用自来水中的氟含量限值仅为：1.0mg/L。因此应用含大量氟离子的速凝剂，不仅严重伤害施工人员身体，还会对环境以及水资源造成严重污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，可以广泛应用于各类型无碱液体速凝剂的生产中，无毒环保，生产工艺简便，且母料各组分通过协同作用，后续只需再加入适量水、硫酸铝和醇胺搅拌溶解即可制得适应性良好，早期强度高的高性能无碱液体速凝剂。

本发明的另一目的在于提供一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法。

本发明还有一个目的在于提供一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的应用，用于制备无碱液体速凝剂。

本发明具体技术方案如下：

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，包括以下重量份原料：

所述速凝组分为硫酸铝、聚合硫酸铝、硫酸铁、硫酸锌或硫酸铜中的一种或几种。

所述早强组分为纳米水合硅酸钙凝胶，纳米冰晶石粉或纳米氢氧化铝中的一种或几种。

所述活性铝组分制备方法为：将质量浓度为25-30％的硫酸铝溶液，搅拌加热至50-60℃，搅拌条件下，滴加质量浓度为6-7％的氨水溶液，调节pH值至5.5-6.5，保持温度50-60℃继续反应30-60min，即得。

进一步的，反应后，经过滤、去离子水洗涤、经喷雾干燥制备成60-80目细粉。

所述络合剂为氟硅酸镁，氟硅酸钠、柠檬酸或磺基水杨酸中的一种或几种。

所述消泡剂选自聚醚类粉体消泡剂或有机硅类粉体消泡剂中的一种。

所述抗冻组分为尿素、亚硝酸钠或硝酸钠中的一种或几种。

本发明提供的一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法为：

将配方量的速凝组分、早强组分、活性铝组分、络合剂、消泡剂和抗冻组分搅拌混匀，即得。

本发明提供的一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的应用，用于制备无碱液体速凝剂，包括以下步骤：搅拌条件下，向去离子水中加入所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，搅拌后，再加入硫酸铝和醇胺，搅拌均匀，即得无碱液体速凝剂。

所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料加入量为体系总质量的5-10％。

本发明提供的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其中，速凝组分以促进铝酸三钙快速水化生成钙矾石，但钙矾石强度较低，本发明中活性铝组分可以促进钙矾石转变为强度较高的水化硫铝酸钙结构，而早强组分可以通过促进硅酸三钙的水化以提高混凝土的早期强度；同时水泥不同，其熟料组成不同，本发明中速凝组分、早强组分和制备的活性铝组分协同作用，同时促进水泥中铝酸三钙和硅酸三钙的水化，改善因水泥熟料组成不同而造成的无碱速凝剂适应性差的问题，并且提高混凝土的早期强度尤其是6小时强度，对加快工程进度与安全施工起着重要作用；络合剂用于改善无碱液体速凝剂的稳定性，使速凝剂稳定性≤3ml；而抗冻组分可以使无碱液体速凝剂在低温下不结冰，使其在-5℃的寒冷低温环境下正常应用，扩大无碱速凝剂的应用范围。

与现有技术相比，采用本发明母料制备的无碱液体速凝剂可显著提高喷射混凝土6h及1d抗压强度，使水泥的1d胶砂抗压强度达15MPa以上，且后期强度无损失，适应性极好，可适应大多数国内外水泥，同时添加本发明粉状核心母料可提高无碱液体速凝剂的稳定性、扩大液体无碱速凝剂的应用范围。应用方面，提高混凝土早期强度，不仅可以降低回弹率，节省成本，而且可以加快工程进度，提高安全性，保证施工质量；后期强度无损失，提高混凝土的耐久性，降低后期的维修成本；对水质、环境及施工人员健康无危害。

本发明粉状核心母料适应性广，生产工艺简便，便于运输，对提高市场内无碱液体速凝剂整体质量起着重大作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。

本发明所用原材料均为市售。

实施例1

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法，制备方法为：在搅拌机中依次加入500g的聚合硫酸铝，100g纳米水合硅酸钙凝胶，90g活性铝组分，80g柠檬酸，80g聚醚类粉状消泡剂，150g尿素，500转/分钟搅拌1.5h，即得早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料。

所述活性铝组分的制备方法为：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入30％的硫酸铝溶液700g，搅拌加热至55℃，搅拌条件下，缓慢滴加6％的氨水溶液430g，pH值至6.1，保温搅拌30min，过滤、去离子水洗涤后，经喷雾干燥制成60目的活性铝微粉。

用上述制备的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料制备无碱液体速凝剂，包括以下步骤：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入350g的去离子水，开启搅拌，加入75g上述制备的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，搅拌30min，再加入520g硫酸铝和55二乙醇胺，搅拌均匀，即得无碱液体速凝剂。

实施例2

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法，制备方法为：在搅拌机中依次加入300g的聚合硫酸铝，280g的硫酸铝，100g纳米水合硅酸钙凝胶，90g活性铝组分，50g柠檬酸，80g聚醚类粉状消泡剂，100g尿素，500转/分钟搅拌1.5h，即得早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料。

所述活性铝组分的制备方法为：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入30％的硫酸铝溶液700g，搅拌加热至55℃，缓慢滴加6％的氨水溶液430g，pH值至6.1，保温搅拌30min，过滤、去离子水洗涤后，经喷雾干燥制成60目的活性铝微粉。

用实施例2制备的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料制备无碱液体速凝剂，制备方法同实施例1。

实施例3

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法，制备方法为：在搅拌机中依次加入420g的聚合硫酸铝，80g的硫酸锌，120g纳米冰晶石粉，130g活性铝组分，50g柠檬酸，100g有机硅类粉状消泡剂，100g硝酸钠，500转/分钟搅拌1.5h，即得早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料。

所述活性铝组分的制备方法为：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入30％的硫酸铝溶液700g，搅拌加热至60℃，缓慢滴加6％的氨水溶液400g，pH值至6.0，保温搅拌30min，过滤、去离子水洗涤后，经喷雾干燥制成60目的活性铝微粉。

用实施例3制备的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料制备无碱液体速凝剂，制备方法同实施例1。

实施例4

一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法，制备方法为：在搅拌机中依次加入420g的硫酸铝，80g的硫酸铁，120g纳米氢氧化铝微粉，130g活性铝组分，50g柠檬酸，100g有机硅类粉状消泡剂，100g硝酸钠，500转/分钟搅拌1.5h，即得早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料。

所述活性铝组分的制备方法为：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入30％的硫酸铝溶液700g，搅拌加热至60℃，缓慢滴加6％的氨水溶液400g，pH值至6.0，保温搅拌30min，过滤、去离子水洗涤后，经喷雾干燥制成60目的活性铝微粉。

用实施例4制备的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料制备无碱液体速凝剂，制备方法同实施例1。

对比例1

低碱液体速凝剂制备：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入440g的去离子水，升温至60℃，依次加入500g硫酸铝，60g氟化钠，得低碱液体速凝剂，其中碱含量4.43％，氟离子含量2.71％。

对比例2

无碱液体速凝剂制备：在一个装有电动搅拌器、温度计的1000ml三口烧瓶中加入210g的去离子水，50g氢氧化铝微粉，搅拌中加入100g浓度为40％的氢氟酸，搅拌至溶解完全，一次加入200g水，400g硫酸铝，20g三乙醇胺和20g硫酸钠，搅拌至完全溶解，得无碱液体速凝剂，其中碱含量0.87％，氟离子含量3.8％。

将用上述实施例1-实施例4制备的无碱液体速凝剂和对比例1-2制备的无碱液体速凝剂按照国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》分别采用基准水泥，海螺水泥，西南水泥进行检测，选用水泥均为P.O.42.5普通硅酸盐水泥。检测结果如下表1所示：

表1检测结果

从以上数据可以看出：掺加本发明所制备的早强型无碱液体速凝剂粉体母料可大幅度改善无碱对水泥适应性，提高胶砂的6h和1d抗压强度，提高90d抗压强度保留率，扩大液体无碱速凝剂的应用范围。

虽然本申请已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本申请的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本申请的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本申请的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料包括以下重量份原料：

2.根据权利要求1所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述速凝组分为硫酸铝、聚合硫酸铝、硫酸铁、硫酸锌或硫酸铜中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述早强组分为纳米水合硅酸钙凝胶，纳米冰晶石粉或纳米氢氧化铝中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述活性铝组分制备方法为：将质量浓度为25-30％的硫酸铝溶液，搅拌加热至50-60℃，搅拌条件下，滴加质量浓度为6-7％的氨水溶液，调节pH值至5.5-6.5，保持温度50-60℃继续反应30-60min，即得。

5.根据权利要求1所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述络合剂为氟硅酸镁，氟硅酸钠、柠檬酸或磺基水杨酸中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚类粉体消泡剂或有机硅类粉体消泡剂中的一种。

7.根据权利要求1所述的早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，其特征在于，所述抗冻组分为尿素、亚硝酸钠或硝酸钠中的一种或几种。

8.一种权利要求1-7任一项所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的制备方法，包括以下步骤：

将配方量的速凝组分、早强组分、活性铝组分、络合剂、消泡剂和抗冻组分搅拌混匀，即得。

9.一种权利要求1-7任一项所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料的应用，其特征在于，用于制备无碱液体速凝剂，制备方法包括以下步骤：搅拌条件下，向去离子水中加入所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料，搅拌后，再加入硫酸铝和醇胺，搅拌均匀，即得无碱液体速凝剂。

10.根据权利要求9所述的的应用，其特征在于，所述早强型粉状无碱液体速凝剂核心母料加入量为体系总质量的5-10％。