CN115872662B - 一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝40～50份、三乙醇胺5～10份、氟硅酸镁3～7份、聚酰胺‑胺型树状高分子2～6份、丙三醇1～3份、水50～70份。喷射混凝土用液体无碱速凝剂密度为1.28～1.36g/cm3、pH值为7.3～7.8、固含量为35～45％。本发明液体无碱速凝剂具有优异的稳定性，能够提高早期强度、对于后期强度无损失，并且能够具有良好的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂领域，具体地说涉及一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂及其制备方法。
背景技术
喷射混凝土是将胶凝材料、骨料等按一定比例拌和并送入相应喷射装置，借助压缩空气或是其他动力源，将拌和好的混合物高速喷射到岩层或结构物表面，通过其快速凝结硬化从而达到加强和保护岩层或结构物的目的的一种混凝土。速凝剂是一种能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，是喷射混凝土中必不可少的组成材料。速凝剂的发展和使用使喷射混凝土施工成为可能，常应用于地下支护和衬砌工程，在铁路隧道初期支护中也有较为广泛的应用。随着我国隧道及地下工程的大力发展，使得喷射混凝土技术应用越来越广泛，对喷射质量的严格要求，促使液态速凝剂的蓬勃发展。现在硫酸铝类是市场上最常见的无碱液体速凝剂。硫酸铝类液体速凝剂的优点主要包括：碱含量低、回弹量低、抗渗性高、28d抗压强度比≥90％等。
CN 111747675 A公开了一种无碱速凝剂，所述无碱速凝剂的制备原料包括：硫酸铝、有机胺、氟盐、镁盐、弱酸类助催化剂、环氧树脂、环氧固化剂和水。在硫酸铝和有机胺的反应体系中加入氟盐来调节初终凝时间，加入镁盐和弱酸类助催化剂来进一步提高体系的强度，并通过引入环氧树脂能够降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实性，改善混凝土的孔结构以及微裂缝，从而提升混凝土的表面强度和耐久性，同时减弱氯离子渗透能力。
CN 113480226 A公开了一种液体无碱速凝剂，包括如下重量百分比的组分：硫酸铝20％～30％，酒石酸铝30％～50％，醇胺4％～15％，聚酯多元醇5％～10％，多羟基化合物5％～10％，有机酸1％～5％和硫酸镁4％～5％，溶剂为水。
CN 106517851 A公开了一种液体速凝剂，该液体速凝剂至少同时含有以下原材料，经搅拌混合而成；其原材料为：硫酸铝、胺类物质、磺酸盐聚合物和水。具有低掺量、速凝效果好、早期强度高、后期强度无损失、喷射混凝土回弹率低等性能特点。
虽然现有技术有大量相关研究，但目前无(低)碱液体速凝剂存在稳定性差、相容性差异大、产品种类少、综合性能欠缺、28d混凝土强度损失过大等问题。因此，提供稳定性、相容性好、后期强度无损失的喷射混凝土用液体无碱速凝剂依然是现有研究的方向。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足和需求，本发明提供一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂及其制备方法，本发明液体无碱速凝剂具有优异的稳定性，能够提高早期强度、对于后期强度无损失，并且能够具有良好的适应性。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：
硫酸铝40～50份、
三乙醇胺5～10份、
氟硅酸镁3～7份、
聚酰胺-胺型树状高分子2～6份、
丙三醇1～3份、
水50～70份。
进一步地，按照重量份计，由以下组分组成：
硫酸铝43～47份、
三乙醇胺6～8份、
氟硅酸镁4～6份、
聚酰胺-胺型树状高分子3～5份、
丙三醇1～3份、
水55～65份。
进一步地，喷射混凝土用液体无碱速凝剂密度为1.28～1.36g/cm3、pH值为7.3～7.8、固含量为35～45％。
本发明还提供了上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌2～3min，形成混合液；
(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；
(3)将三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明属于液体无碱速凝剂，施工过程中不会像粉体速凝剂那样产生粉尘，速凝剂成分无毒无腐蚀，对施工人员呼吸道无危害，是一种环保性速凝剂；本发明液体无碱速凝剂pH值为7.3～7.8，呈弱碱性，对皮肤也不会产生强烈刺激性。
(2)本发明采用的硫酸铝作为速凝剂主要成分，通过改变水泥颗粒表面的ζ电位，从而缩短水泥的凝结时间，利用了聚酰胺-胺树状高分子的特殊结构，进一步地降低了水泥颗粒表面的ζ电位，进一步地缩短了初凝和终凝的时间；并且能够提高速凝剂的稳定性。
(3)本发明提供的液体无碱速凝剂具有良好的适应性，针对不同类型水泥都有较好的效果，并且能够提高混凝土的早期强度以及混凝土后期强度无损失。
(4)所用原料都是工业上常用的、价格低廉，制备所用设备仅需简单的搅拌装置、生产过程简单，具有很高的经济价值。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更加清楚明白本发明的目的、技术方案及效果，结合以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝40份、三乙醇胺5份、氟硅酸镁3份、聚酰胺-胺型树状高分子2份、丙三醇1份、水50份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌2min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
实施例2
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝50份、三乙醇胺10份、氟硅酸镁7份、聚酰胺-胺型树状高分子6份、丙三醇3份、水70份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌3min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
实施例3
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝43份、三乙醇胺6份、氟硅酸镁4份、聚酰胺-胺型树状高分子3份、丙三醇2份、水55份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌2min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
实施例4
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝47份、三乙醇胺8份、氟硅酸镁6份、聚酰胺-胺型树状高分子5份、丙三醇3份、水65份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌3min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
实施例5
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝45份、三乙醇胺7份、氟硅酸镁5份、聚酰胺-胺型树状高分子4份、丙三醇2份、水60份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌3min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
为了更进一步地说明本申请各组分的作用和效果，我们以实施例5作为参考，分别考察了缺少组分的速凝剂。
对比例1
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝45份、三乙醇胺7份、氟硅酸镁5份、丙三醇2份、水60份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌3min，形成混合液；(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；(3)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
对比例2
一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，按照重量份计，由以下组分组成：硫酸铝45份、三乙醇胺7份、氟硅酸镁5份、聚酰胺-胺型树状高分子4份、水60份。上述喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入聚酰胺-胺型树状高分子，继续搅拌；(2)将下的三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
我们测试了实施例1-5、对比例1-2的基本物理性质，结果记录于表1。
表1
根据上述可知，聚酰胺-胺型树状高分子能够有效的提高液体无碱速凝剂的稳定性，长达6个月以上不发生分层现象；根据对比例2也可发现，丙三醇能够促使聚酰胺-胺型树状高分子发挥更好的稳定效果。
我们也测试了不同类型的水泥对掺不同速凝剂的砂浆进行强度测试。按照GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的要求进行水泥净浆和砂浆凝结时间、砂浆抗压强度的试验。测试结果记录于下表。
表2：海螺水泥、水胶比0.4
表3：华润水泥、水胶比0.4
表4：铜陵水泥、水胶比0.4
本发明所提供的高液体无碱速凝剂能够使水泥净浆的凝结时间缩短至5min内、终凝时间为7-8min内，完全符合国标标准；相对于不采用高液体无碱速凝剂，其凝结时间基本上要达到几个小时。并且本发明高液体无碱速凝剂针对不同生产厂家的水泥具有普遍适应性，都能够取得较好的效果。
通过对1d抗压强度的数据也可知，1d抗压强度也能够达到13MPa以上，说明本发明高液体无碱速凝剂能够提高早期抗压强度，并且，28d抗压强度比大于105％，90d抗压强度保留率保持在110％以上，说明28d抗压强度无损失。
相比之下，对比例1-2的效果都远远差于本申请，这也说明聚酰胺-胺型树状高分子不仅能够提高液体无碱速凝剂的稳定性，而且也能够提高早期强度、对于后期强度无损失，并且能够具有良好的适应性。
以上结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，其特征在于，按照重量份计，由以下组分组成：
硫酸铝40～50份、
三乙醇胺5～10份、
氟硅酸镁3～7份、
聚酰胺-胺型树状高分子2～6份、
丙三醇1～3份、
水50～70份；
所述的喷射混凝土用液体无碱速凝剂密度为1.28～1.36g/cm3、pH值为7.3～7.8、固含量为35～45％；
所述的喷射混凝土用液体无碱速凝剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比称取聚酰胺-胺型树状高分子并将其置于丙三醇中，搅拌2～3min，形成混合液；
(2)将硫酸铝、氟硅酸镁加入至水中，搅拌使其混合均匀，加入步骤(1)的混合液，继续搅拌；
(3)将三乙醇胺倒入并搅拌，调节pH，即得到液体无碱速凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，其特征在于，按照重量份计，由以下组分组成：
硫酸铝43～47份、
三乙醇胺6～8份、
氟硅酸镁4～6份、
聚酰胺-胺型树状高分子3～5份、
丙三醇1～3份、
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- 2022-06-16 CN CN202210683764.XA patent/CN115872662B/zh active Active
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