CN112194402A - 有碱液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有碱液体速凝剂及其制备方法，该方法为：采用氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液制备有碱液体速凝剂母液，采用醇胺类化合物与羧酸的混合溶液制备有碱液体速凝剂母液复配稳定剂，将有碱液体速凝剂母液和有碱液体速凝剂母液复配稳定剂进行复配，搅拌均匀后即得成品有碱液体速凝剂。本发明的有碱液体速凝剂对普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐低碱水泥都有很好的适应性，是一种高性能、高强度低碱速凝剂，适用于公路、铁路、矿山等地下工程建筑领域中的喷射混凝土施工。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体来说，涉及一种有碱液体速凝剂及其制备方法。
背景技术
喷射混凝土是隧道、地下工程施工中对岩石支护加固不可缺少的施工方法，随着湿喷混凝土技术的大力发展。现有的喷射混凝土所用有碱液体速凝剂，已满足不了现场施工要求，也满足不了国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的各项技术指标。
由于现有的喷射混凝土所用有碱液体速凝剂含碱量高、腐蚀性大，对混凝土后期强度影响大，对施工现场环境污染大，对施工现场工人伤害大，特别是高铁隧道施工都已要求使用高强度、高性能混凝土，因此要大力研发和推广使用高性能低碱液体速凝剂。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种有碱液体速凝剂及其制备方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种有碱液体速凝剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)有碱液体速凝剂母液的制备：将氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液加热到120℃，且不停搅拌，使溶液变成透明浅棕色液体，且所有组分完全溶解水化，停止加热和搅拌，静止反应2小时，得到有碱液体速凝剂母液，所述氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液中氢氧化钠与氢氧化铝的质量比为1:1.6；
(2)有碱液体速凝剂母液复配稳定剂的制备：将醇胺类化合物与羧酸的混合溶液在60℃恒温反应2小时得到有碱液体速凝剂母液复配稳定剂，所述醇胺类化合物与羧酸的混合溶液中醇胺类化合物与羧酸的质量比为1:0.15；
(3)所述有碱液体速凝剂母液和有碱液体速凝剂母液复配稳定剂按1:2的质量比进行复配，搅拌均匀后即得成品有碱液体速凝剂。
优选地，所述醇胺类化合物为乙二醇胺、三乙醇胺或二乙醇胺。
优选地，所述羧酸为柠檬酸、甲酸或乙酸。
优选地，所述氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液中氢氧化钠的质量分数为25％。
优选地，所述醇胺类化合物与羧酸的混合溶液中醇胺类化合物的质量分数为2％，羧酸的质量分数为0.3％。
根据本发明的另一方面，提供了一种由上述方法制备得到的有碱液体速凝剂。
本发明的有益效果：本发明的有碱液体速凝剂完全按国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的各项技术指标进行研发，完全满足高铁隧道施工TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》和TB/T3275《铁路混凝土》的各项技术指标，具有以下特点：
(1)按照国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》试验技术条件，采用本产品低碱液体速凝剂在低掺量3％-5％时，其初凝在4分钟内完成，终凝在10分钟内完成，1天胶砂抗压强度10MPa以上，28天胶砂抗压强度比大于80％；
(2)具有良好的经济效益，首先是材料价格低廉，工艺流程简单，使用方便，适用于各种型号的水泥，如低碱水泥、中热水泥、低热水泥；采用母液复配式设计，遇有长途运输时，只运母液，到达工地后一吨母液可复配出三吨到四吨成品低碱液体速凝剂，这样运费就可以节省二到三成；
(3)具有很高的环保价值，采用零排放设计；无论母液生产，还是复配稳定剂的制备，都没有一点残渣废液。
具体实施方式
以下列举实施例进行详细描述本发明有碱液体速凝剂母液及有碱液体速凝剂母液复配稳定剂的制备工艺流程主要过程，且这些实施例并不限定本发明的有碱液体速凝剂的实际范围。
实施例1
(1)有碱液体速凝剂母液制备
先将含量98％的氢氧化钠(NaOH)50g加入到盛有70g冷水的烧杯中进行搅拌，待氢氧化钠(NaOH)在水中完全溶解后，再加入80g氢氧化铝(Al(OH)3)继续搅拌，搅拌均匀；
搅拌均匀后，将烧杯放入恒温水浴器里加热，边加热边搅拌，当温度达到120℃时，液体逐渐变成透明浅棕色，且所有组分完全溶解水化，这时停止加热和搅拌，静止反应2小时，即得成品有碱液体速凝剂母液，
反应方程式为：
NaOH+Al(OH)3＝NaAlO2+2H2O。
(2)有碱液体速凝剂母液复配稳定剂的制备
将1.5g柠檬酸加入到盛有488.5g水的烧杯中进行搅拌，搅拌至柠檬酸完全溶解在水中后，再加入10g二乙醇胺继续搅拌。
搅拌均匀后，将烧杯放入恒温水浴器里加热，边加热边搅拌，当温度达到60℃时停止加热和搅拌，静止反应2小时，即得成品有碱液体速凝剂母液复配稳定剂。
(3)有碱液体速凝剂母液与有碱液体速凝剂母液复配稳定剂进行复配
将100g有碱液体速凝剂母液放入烧杯，再加入200g有碱液体速凝剂母液复配稳定剂进行搅拌，搅拌均匀后，即得300g成品有碱液体速凝剂。
实施例2
添加实施例1制备得到的有碱液体速凝剂，按照国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的各项技术指标进行水泥净浆凝结时间测定和水泥胶砂强度测定试验，其中有碱液体速凝剂用量按水泥重量的百分比计算。
(1)有碱液体速凝剂凝结时间测定：水泥采用三个不同厂家水泥进行对比试验，分别为佳木斯北方牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，双鸭山新时代牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，佳木斯浩良河牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，均为碱含量在0.6％以下的低碱水泥。水泥用量400g，水用量140g(包括液体速凝剂中的水)，有碱液体速凝剂用量按水泥重量5％掺配用量20g，测定结果如表1所示。
表1有碱液体速凝剂凝结时间测定
| 水泥厂家 | 初凝时间min | 终凝时间min |
| 佳木斯北方牌 | 3.15 | 8.20 |
| 双鸭山新时代牌 | 3.41 | 7.40 |
| 佳木斯浩良河牌 | 3.35 | 8.45 |
如表1所示，实施例1制备的有碱液体速凝剂对不同品牌的P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥、碱含量均在0.6以下的普通低碱水泥具有良好适应性，完全满足国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的水泥胶砂抗压强度技术指标要求。初凝时间≤5min，终凝时间≤12min，完全满足高铁隧道施工TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》和TB/T3275《铁路混凝土》的各项技术指标。
(2)有碱液体速凝剂抗压强度测定：
水泥采用三个不同厂家水泥进行对比试验，分别为佳木斯北方牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，双鸭山新时代牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，佳木斯浩良河牌P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥，其碱含量均为0.6％以下。水泥用量900g，标准砂1350g,水用量450g(包括液体速凝剂中的水)，有碱液体速凝剂用量按水泥重量5％掺配用量45g，，测定结果如表2所示。
表2有碱液体速凝剂抗压强度测定
| 水泥厂家 | 1天抗压强度MPa | 28天抗压强度比％ |
| 佳木斯北方牌 | 13.6 | 93 |
| 双鸭山新时代牌 | 14.8 | 96 |
| 佳木斯浩良河牌 | 11.8 | 94 |
如表2所示，实施例1制备的有碱液体速凝剂对不同品牌的P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥、碱含量在0.6以下的普通低碱水泥具有良好适应性，完全满足国标GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的水泥胶砂抗压强度技术指标要求。1天抗压强度≥7MPa，28天抗压强度比≥70％，完全满足高铁隧道施工TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》和TB/T3275《铁路混凝土》的各项技术指标。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在现有隧道工程施工喷射混凝土中大量使用的髙碱、高盐、高能耗、高污染、反应后剩有大量髙碱残渣，高回弹量的有碱速凝剂基础上，进行重新优化配方，重新优化工艺，重新选料而研制的速凝剂低碱、无盐、无污染，所有组分都能充分反应，反应后没有一点残渣废液，完全可以达到零排放；对普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐低碱水泥都有很好的适应性，是一种高性能、高强度低碱速凝剂，适用于公路、铁路、矿山等地下工程建筑领域中的喷射混凝土施工，完全满足高铁隧道施工TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》和TB/T3275《铁路混凝土》的各项技术指标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种有碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）有碱液体速凝剂母液的制备：将氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液加热到120℃，且不停搅拌，使溶液变成透明浅棕色液体，且所有组分完全溶解水化，停止加热和搅拌，静止反应2小时，得到有碱液体速凝剂母液，所述氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液中氢氧化钠与氢氧化铝的质量比为1:1.6；
（2）有碱液体速凝剂母液复配稳定剂的制备：将醇胺类化合物与羧酸的混合溶液在60℃恒温反应2小时得到有碱液体速凝剂母液复配稳定剂，所述醇胺类化合物与羧酸的混合溶液中醇胺类化合物与羧酸的质量比为1:0.15；
（3）所述有碱液体速凝剂母液和有碱液体速凝剂母液复配稳定剂按1:2的质量比进行复配，搅拌均匀后即得成品有碱液体速凝剂。
2.根据权利要求1所述的有碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，所述醇胺类化合物为乙二醇胺、三乙醇胺或二乙醇胺。
3.根据权利要求1所述的有碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，所述羧酸为柠檬酸、甲酸或乙酸。
4.根据权利要求1所述的有碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠和氢氧化铝的混合溶液中氢氧化钠的质量分数为25%。
5.根据权利要求1所述的有碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，所述醇胺类化合物与羧酸的混合溶液中醇胺类化合物的质量分数为2%，羧酸的质量分数为0.3%。
6.一种由权利要求1-5任意一项所述的方法制备得到的有碱液体速凝剂。
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