CN111439945B

CN111439945B - 一种液体无碱速凝剂

Info

Publication number: CN111439945B
Application number: CN202010369782.1A
Authority: CN
Inventors: 刘辉; 张彪; 郑小芳
Original assignee: Fenglebao Chemical Materials Beijing Co ltd
Current assignee: Fenglebao Chemical Materials Beijing Co ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: CN111439945A

Abstract

一种液体无碱速凝剂，属于混凝土添加剂领域。由以下质量百分比组成的原料混合均匀得到液体无碱速凝剂：硫酸铝40％‑50％、硫酸镁10％‑15％、3‑羟基‑3‑羧基戊二酸0.5％‑1.5％、N,N‑二乙基乙醇胺3％‑8％、乙二胺四乙酸二钠1％‑3％、二乙醇单异丙醇胺0.1％‑0.3％、硫代硫酸钠0.5％‑2％，其余为水。用于喷射混凝土，掺量一般为水泥质量的6％‑8％，速凝效果好，并具有优异的早期和后期强度，同时速凝剂具有长期稳定性。

Description

一种液体无碱速凝剂

技术领域

本发明属于混凝土添加剂领域，特别涉及一种建筑混凝土用速凝剂。

背景技术

混凝土速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，掺入混凝土后能使混凝土在2～5min内初凝，5～10min内终凝，凝剂的速凝早强作用机理是使水泥中的石膏变成硫酸钠，失去缓凝作用，从而促使C₃A(铝酸三钙)迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体，导致水泥浆迅速凝固。常用的速凝剂分为有碱速凝剂和无碱速凝剂，有碱速凝剂碱性较强，对一线施工人员可能会带来身体伤害，目前应用较少，无碱速凝剂又分为由氢氟酸为原料制得的无碱速凝剂和不由氢氟酸的无碱速凝剂，由氢氟酸为原料制得的无碱速凝剂生产条件苛刻，会用到毒性和腐蚀性较强的原料氢氟酸，生产成产品后仍会有氢氟酸残留和少量其他氟化物，对施工人员也可能带来健康受损的风险。已有的由氢氟酸制得的无碱速凝剂1天强度通常为5-7MPa，28天强度保留率为通常为100％-120％；不由氢氟酸制得的无碱速凝剂环保性较好，1天强度通常为10-14MPa，但28天强度有所下降，保留率通常为80％-90％。已有的液体无碱速凝剂中过饱和的硫酸铝通过铝离子的水解反应会生出多种铝羟基多核络离子，最终生成氢氧化铝沉淀，虽然已有部分无碱速凝剂加入了稳定剂，但是稳定期有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种能同时提高1天强度和28天强度的不含氢氟酸的液体无碱速凝剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供由所述制备方法得到的液体无碱速凝剂。

本发明提供一种液体无碱速凝剂，由以下质量百分比组成的原料混合均匀得到液体无碱速凝剂：硫酸铝40％-50％、硫酸镁10％-15％、3-羟基-3-羧基戊二酸0.5％-1.5％、N,N-二乙基乙醇胺3％-8％、乙二胺四乙酸二钠1％-3％、二乙醇单异丙醇胺0.1％-0.3％、硫代硫酸钠0.5％-2％，其余为水。

优选硫酸铝45％-50％、硫酸镁12％-15％、3-羟基-3-羧基戊二酸0.6％-0.8％、N,N-二乙基乙醇胺5％-7％、乙二胺四乙酸二钠1％-2％、二乙醇单异丙醇胺0.1％-0.3％、硫代硫酸钠0.5％-2％，其余为水。

硫酸铝可直接选用可商购的工业级水合硫酸铝，一般将其用Al₂O₃质量含量表征其纯度，优选选用Al₂O₃质量含量为18％-19％的硫酸铝。

硫酸镁可直接选用可商购的工业级水合硫酸镁，一般用其MgSO₄质量含量表征其纯度，优选选用MgSO₄质量含量为95％-100％的硫酸铝。

3-羟基-3-羧基戊二酸可直接选用可商购的工业级产品，质量含量85％～99％。

N,N-二乙基乙醇胺可直接选用可商购的工业级N,N-二乙基乙醇胺，一般用其N,N-二乙基乙醇胺质量含量表征其纯度，优选选用质量含量为85％-90％。

二乙醇单异丙醇胺可直接选用可商购的工业级二乙醇单异丙醇胺，一般用其二乙醇单异丙醇胺质量含量表征其纯度，优选选用二乙醇单异丙醇胺质量含量为85％-99％。

硫代硫酸钠可直接选用可商购的工业级硫代硫酸钠，一般用其Na₂S₂O₃质量含量表征其纯度，优选选用Na₂S₂O₃质量含量为99％-100％。

乙二胺四乙酸二钠可直接选用可商购的工业级产品，一般用其C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈质量含量表征其纯度，优选选用C10H14N2Na2O8质量含量为99％-100％。

具体的，为了促进溶解和混合均匀，上述制备方法是将硫酸铝加入到水中后，再依次加入硫酸镁、3-羟基-3-羧基戊二酸、N,N-二乙基乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠，用机械搅拌装置搅拌并加热混合物，直至混合物变至澄清溶液，然后再依次加入二乙醇单异丙醇胺、硫代硫酸钠，搅拌均匀，冷却至室温即可。

加热温度应该适用于水溶液体系，同时利于最后得到澄清溶液，可由本领域技术人员经实验确定最佳加热温度，一般为55-60℃即可。

与现有技术相比，本发明主要具有以下特征：

在本发明中加入了二乙醇单异丙醇胺和硫代硫酸钠，二乙醇单异丙醇胺易通过配位键的形式吸附在铁铝酸钙、硅酸三钙和硅酸二钙表面，有效促进三种难溶矿物在液相中的溶解度，促进了水泥矿物的水化程度，可增强砂浆的早期和后期强度,尤其是对水泥后期的增强；硫代硫酸钠可显著提高1天水泥水化进程中C-S-H凝胶、氢氧化钙、以及钙矾石的生成速率，在二乙醇单异丙醇胺基础上进一步补充增强了水泥的早期强度。

本发明加入所述乙二胺四乙酸二钠可与铝离子形成溶解度较大的络合物，而且具有长期稳定性。

在本发明的第二方面，提供了由上述制备方法得到的液体无碱速凝剂。所述液体无碱速凝剂用于喷射混凝土，掺量一般为水泥质量的6％-8％，速凝效果好，并具有优异的早期和后期强度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

以下实施例中测试方法及设备型号如下：

测试方法如下：

喷射混凝土用液体无碱速凝剂试验参照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》试验方法进行。

仪器设备如下：

试验过程中所涉及仪器设备如下：常州荣华仪器制造有限公司产数显电动搅拌器，天津天马衡基仪器有限公司产天平数台，常州市江南实验仪器厂HH-1数显恒温水浴锅，无锡建仪仪器机械有限公司产NJ-160A型水泥净浆搅拌机，无锡建仪仪器机械有限公司产JJ-5水泥胶砂搅拌机，北京路工建仪器科技有限公司产ZS-15型水泥胶砂振实台，无锡华南仪器有限公司产维卡仪，沈阳长城机电设备厂产KZJ-500型电动抗折试验机，北京路达兴旺建筑机械有限公司产HYE-300全自动恒应力压力试验机。

实施例1：

将45％的硫酸铝加入到34.9％的水中后，再依次加入12％的硫酸镁、1.3％的3-羟基-3-羧基戊二酸、5％的N,N-二乙基乙醇胺、1.2％的乙二胺四乙酸二钠，用机械搅拌装置搅拌并加热混合物至60℃，直至混合物变至澄清溶液，然后再依次加入0.1％的二乙醇单异丙醇胺、0.5％的硫代硫酸钠，搅拌均匀，冷却至室温即可。

实施例2：

将47％的硫酸铝加入到30.3％的水中后，再依次加入12％的硫酸镁、1.4％的3-羟基-3-羧基戊二酸、6％的N,N-二乙基乙醇胺、1.6％的乙二胺四乙酸二钠，用机械搅拌装置搅拌并加热混合物至60℃，直至混合物变至澄清溶液，然后再依次加入0.2％的二乙醇单异丙醇胺、1.5％的硫代硫酸钠，搅拌均匀，冷却至室温即可。

实施例3：

将47％的硫酸铝加入到29.4％的水中后，再依次加入12％的硫酸镁、1.4％的3-羟基-3-羧基戊二酸、6％的N,N-二乙基乙醇胺、1.9％的乙二胺四乙酸二钠，用机械搅拌装置搅拌并加热混合物至60℃，直至混合物变至澄清溶液，然后再依次加入0.3％的二乙醇单异丙醇胺、2.0％的硫代硫酸钠，搅拌均匀，冷却至室温即可。

上述实施例制备的液体无碱速凝剂依据JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》标准主要进行净浆凝结时间、砂浆强度、稳定性的基本性能测定.

1、净浆凝结时间

净浆凝结时间测试依据JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》标准，试验用水泥采用山东鲁城水泥有限公司生产的基准水泥(GB8076-2008)，速凝剂掺量为水泥质量的7％。

2、砂浆强度

砂浆强度测试依据JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》标准，试验用水泥采用山东鲁城水泥有限公司生产的基准水泥(GB8076-2008)，标准砂采用厦门艾思欧标准砂有限公司生产的标准砂。速凝剂掺量为水泥质量的7％。

3、稳定性测试

稳定性测试依据JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》标准，将一定量的速凝剂试样放入量入式具塞量筒中，在一定温度下静置一段时间，测试上底部沉积物体积，体积≤5mL为稳定有效。

本发明与其他液体无碱速凝剂的基本性能测试结果如下：

Claims

1.一种液体无碱速凝剂，其特征在于，由以下质量百分比组成的原料制备得到液体无碱速凝剂：硫酸铝40%-50%、硫酸镁10%-15%、3-羟基-3-羧基戊二酸0.5%-1.5%、N,N-二乙基乙醇胺3%-8%、、乙二胺四乙酸二钠1%-3%、二乙醇单异丙醇胺0.1%-0.3%、硫代硫酸钠0.5%-2%，其余为水；

制备方法包括以下步骤：将硫酸铝加入到水中后，再依次加入硫酸镁、3-羟基-3-羧基戊二酸、N,N-二乙基乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠，用机械搅拌装置搅拌并加热混合物，直至混合物变至澄清溶液，然后再依次加入二乙醇单异丙醇胺、硫代硫酸钠，搅拌均匀，冷却至室温即可；加热温度为55-60℃。

2.按照权利要求1所述的一种液体无碱速凝剂，其特征在于，由以下质量百分比组成的原料制备得到液体无碱速凝剂：硫酸铝45%-50%、硫酸镁12%-15%、3-羟基-3-羧基戊二酸0.6%-0.8%、N,N-二乙基乙醇胺5%-7%、、乙二胺四乙酸二钠1%-2%、二乙醇单异丙醇胺0.1%-0.3%、硫代硫酸钠0.5%-2%，其余为水。

3.按照权利要求1所述的一种液体无碱速凝剂，其特征在于，硫酸铝用其Al₂O₃质量含量表征其纯度，选用Al₂O₃质量含量为18%-19％的硫酸铝；

硫酸镁选用纯度为95％-100％的硫酸镁；

N,N-二乙基乙醇胺选用纯度为85％-90％；

二乙醇单异丙醇胺选用纯度为85％-99％；

硫代硫酸钠选用纯度为99%-100％；

乙二胺四乙酸二钠选用纯度为99%-100％。

4.权利要求1-3任一项所述的液体无碱速凝剂的应用，所述液体无碱速凝剂用于喷射混凝土，掺量为水泥质量的6％-8％。