一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂及其制备方法，其原料配方包括以下重量百分比的组分：聚合硫酸铝：40‑60％，硫酸镁：5‑15％，有机高分子聚合物：1‑5％，有机增溶早强剂剂：5‑10％，悬浮增粘剂：1‑7％，酸调节剂：0‑5％，稳定剂：1‑5％，其余为水，总重补足100％。本发明专利技术的液体速凝剂可在喷射混凝土湿喷工业中使用，属于无碱液体速凝剂，稳定期超过6个月，该速凝剂在较低掺量情况下，水泥凝结时间和胶砂强度即可满足JC477‑2005喷射混凝土用速凝剂一等品要求，28d抗压强度比大于100％，对不同水泥的适应性良好，同时该速凝剂可以有效避免碱含量过高带来的不利影响，可广泛用于隧道、桥梁、抢修等工程。

Low content of environmental protection, high efficiency, durable liquid alkali free quick setting agent and preparation method thereof

The invention discloses a low content of environmental protection and efficient durable liquid alkali free agent and its preparation method, its raw material formula comprises the following components by weight percent: polyaluminum sulfate: 40 60%, Magnesium Sulfate 5: 15%, 5%: 1 organic polymer, organic solubilization of early strength agent agent: 5 10%, 7%: 1 suspension tackifier, acidity regulator: 0 5%, 1 stabilizers: 5%, the rest is water, the total weight of complement 100%. Liquid accelerator of the invention can be used in spraying concrete spraying industry, which belongs to the non alkali liquid accelerator, stable period of more than 6 months, the accelerator in low dosage conditions, the setting time of cement and mortar strength can meet the JC477 2005 shotcrete in accelerating a product, 28d the compressive strength of different cement ratio is greater than 100%, good adaptability, and the accelerator can effectively avoid the adverse effects of high alkali content, can be widely used in tunnels, bridges and repair projects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂及其制备方法。
技术介绍
速凝剂能够使水泥混凝土快速凝结硬化，因此成为喷射混凝土必不可少的外加剂，广泛地应用于隧道、护坡喷射混凝土施工和抢修砂浆施工中。二十世纪三十年代，西卡公司最先开发了速凝剂，并且初期主要是粉体速凝剂，二十世纪七十年代，我国也开始了研发粉体速凝剂，产品包括红星Ⅰ型、711型、阳泉Ⅰ型、尧山型、782型等。这些粉状速凝剂虽然促凝效果很好，价格便宜，但粉末速凝剂在干喷施工过程中容易造成粉尘污染，污染环境，混凝土分散不均匀，能耗大等缺点，同时在施工过程中对施工人员的身体有一定程度的伤害。二十世纪八十年代，随着喷射混凝土湿喷技术的发展，国际上开始出现液体速凝剂，液体速凝剂可以有效避免粉体速凝剂造成的施工效率低、回弹率高、粉尘污染、混凝土分散不均等问题，因此湿法喷射混凝土有逐渐取代传统干法喷射混凝土的趋势，因此为液体速凝剂的发展创造了巨大的空间。目前，用于湿法喷射混凝土的液体速凝剂包括有碱速凝剂和液体无碱速凝剂，目前常用的液体速凝剂有以下几种类型：1、硅酸钠盐基液体速凝剂，其主要速凝成分为水玻璃，改性硅酸钠；2、铝酸盐基液体速凝剂，其主要速凝成分为铝酸钠、铝酸钾和硫酸铝；3、碳酸盐或氢氧化物基速凝剂，其主要速凝成分为碳酸钠、氢氧化钠。从现在发展来看，液体速凝剂存在碱含量高、掺量大、稳定期短、28d强度比小于100％等问题。有碱速凝剂的碱含量高会对施工工人身体带来一定的危害，掺入混凝土后还会引起混凝土后期强度损失，影响混凝土的抗渗性、抗冻融性等耐久性问题。无碱速凝剂虽然不含碱金属离子，但是其在混凝土中掺量大，通常掺量为水泥的7-10％，有的甚至高达12％，混凝土的生产成本高。铝酸盐基液体无碱速凝剂中因铝离子的水解及铝盐溶解度较小，必然面临稳定期短的问题，贮存期间容易发生沉淀析晶现象，因此也是液体无碱速凝剂发展面临的重大难题。掺入速凝剂后，水泥浆迅速水化形成大量钙矾石，钙矾石在三维空间的相互接搭使浆体快速凝结硬化。但是，在硬化早期，由于三维网络结构的快速生成，阻碍了正常结构的发展，使结构中存在缺陷，造成后期强度有所损失，通常混凝土的28d强度比小于100％此外，液体无碱速凝剂还常存在与水泥适应性不好，不同种类水泥与其匹配使用，速凝效果有明显差别。因此研发一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂非常迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术制备的速凝剂能够解决速凝剂掺量大、含碱量高、粉尘大、稳定期差、28d强度保有率低、耐久性差以及回弹量大等问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，以质量分数计，该速凝剂的制备原料包括：聚合硫酸铝：40-60％，硫酸镁：5-15％，有机高分子聚合物：1-5％，有机增溶早强剂：5-10％，悬浮增粘剂：1-7％，酸调节剂：0-5％，稳定剂：1-5％，其余为水，总重补足100％。进一步地，以质量分数计，该速凝剂的制备原料包括：聚合硫酸铝：50-53％，硫酸镁：8-10％，有机高分子聚合物：2-4％，有机增溶早强剂：6-8％，悬浮增粘剂：2-4％，稳定剂：1-3％，酸调节剂：1-3％，余量为水，总重补足100％。进一步地，硫酸镁为工业级硫酸镁，其分子式为MgSO4·7H2O；有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酰胺；有机增溶早强剂为三乙醇胺或二乙醇胺；悬浮增粘剂为膨润土、乙二醇或丙二醇；稳定剂为EDTA、水杨酸、柠檬酸或EDTP；酸调节剂为磷酸、氢氟酸或硫酸。进一步地，所述的液体无碱速凝剂pH为3.0～4.0，密度为1.40～1.50g/cm3，固含量为40～45％。一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按照如下质量分数称取原料：聚合硫酸铝：40-60％，硫酸镁：5-15％，有机高分子聚合物：1-5％，有机增溶早强剂：5-10％，悬浮增粘剂：1-7％，酸调节剂：0-5％，稳定剂：1-5％，其余为水，总重补足100％；步骤二：向由水和聚合硫酸铝配置的聚合硫酸铝溶液中滴加有机增溶早强剂，恒温搅拌至溶液为澄清透明色得到混合物A；步骤三：向混合物A中加入有机高分子聚合物在恒温下保持40-60min得到混合物B；步骤四：向混合物B中加入硫酸镁在恒温搅拌至完全溶解得到混合物C；步骤五：向混合物C中加入悬浮增粘剂，并恒温搅拌均匀得到混合物D；步骤六：向混合物D中加入酸调节剂后，并恒温搅拌30-60min，并持续搅拌冷却至常温，得到液体无碱速凝剂。进一步地，步骤一中按照如下质量分数称取原料：聚合硫酸铝：50-53％，硫酸镁：8-10％，有机高分子聚合物：2-4％，有机增溶早强剂：6-8％，悬浮增粘剂：2-4％，稳定剂：1-3％，酸调节剂：1-3％，余量为水，总重补足100％。进一步地，步骤二至步骤六中恒温搅拌温度均为60-75℃。进一步地，硫酸镁为工业级硫酸镁，其分子式为MgSO4·7H2O；有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酰胺；有机增溶早强剂为三乙醇胺或二乙醇胺；悬浮增粘剂为膨润土、乙二醇或丙二醇；稳定剂为EDTA、水杨酸、柠檬酸或EDTP；酸调节剂为磷酸、氢氟酸或硫酸。进一步地，所制备的液体无碱速凝剂pH为3.0～4.0，密度为1.40～1.50g/cm3，固含量为40～45％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术的液体无碱速凝剂碱含量低，满足欧洲标准EN934-5中无碱速凝剂要求即Na2O+0.658K2O含量占速凝剂总质量的1％以下，大大减小了发生碱—骨料反应的风险，本专利技术的液体无碱速凝剂不存在强碱性离子，pH较低，对施工人员皮肤侵蚀很小，属于无污染绿色产品，掺加本速凝剂的试件后期强度保有率普遍较高，某些情况下后期强度保有率大于100％；另外相对于低碱速凝剂，本专利技术的速凝剂掺量较低，在掺量5-7％(水泥质量)的情况下凝结时间和胶砂强度即可满足JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》一等品的要求。本专利技术方法操作简单易行，通过本专利技术方法制备的液体无碱速凝剂能够解决速凝剂掺量大、含碱量高、粉尘大、稳定期差、28d强度保有率低、耐久性差以及回弹量大等问题。具体实施方式下面对本专利技术的实施方式做进一步详细描述：一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，呈浅灰色液体，其pH为3.0～4.0，密度1.40～1.50g/cm3，固含量40～45％，其原料组成质量百分比如下：聚合硫酸铝：40-60％，硫酸镁：5-15％，有机高分子聚合物：1-5％，有机增溶早强剂剂：5-10％，悬浮增粘剂：1-7％，酸调节剂：0-5％，稳定剂：1-5％，其余为水，总重补足100％，更加优选的：聚合硫酸铝：50-53％，硫酸镁：8-10％，有机高分子聚合物：2-4％，有机增溶早强剂：6-8％，悬浮增粘剂：2-4％，稳定剂：1-3％，酸调节剂：1-3％，余量为水，总重补足100％。其中，聚合硫酸铝分子式为[Al(OH)x(SO4)y·(H2O)z]m，其中x＝1，y＝1,1≤m≤5，10≤z≤18，m代表聚合度；所述聚合硫酸铝通过活性氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，其特征在于，以质量分数计，该速凝剂的制备原料包括：聚合硫酸铝：40‑60％，硫酸镁：5‑15％，有机高分子聚合物：1‑5％，有机增溶早强剂：5‑10％，悬浮增粘剂：1‑7％，酸调节剂：0‑5％，稳定剂：1‑5％，其余为水，总重补足100％。

【技术特征摘要】
1.一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，其特征在于，以质量分数计，该速凝剂的制备原料包括：聚合硫酸铝：40-60％，硫酸镁：5-15％，有机高分子聚合物：1-5％，有机增溶早强剂：5-10％，悬浮增粘剂：1-7％，酸调节剂：0-5％，稳定剂：1-5％，其余为水，总重补足100％。2.根据权利要求1所述的一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，其特征在于，以质量分数计，该速凝剂的制备原料包括：聚合硫酸铝：50-53％，硫酸镁：8-10％，有机高分子聚合物：2-4％，有机增溶早强剂：6-8％，悬浮增粘剂：2-4％，稳定剂：1-3％，酸调节剂：1-3％，余量为水，总重补足100％。3.根据权利要求1或2所述的一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，其特征在于，硫酸镁为工业级硫酸镁，其分子式为MgSO4·7H2O；有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酰胺；有机增溶早强剂为三乙醇胺或二乙醇胺；悬浮增粘剂为膨润土、乙二醇或丙二醇；稳定剂为EDTA、水杨酸、柠檬酸或EDTP；酸调节剂为磷酸、氢氟酸或硫酸。4.根据权利要求1或2所述的一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂，其特征在于，所述的液体无碱速凝剂pH为3.0～4.0，密度为1.40～1.50g/cm3，固含量为40～45％。5.一种低掺量环保高效耐久型液体无碱速凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：按照如下质量分数称取原料：聚合硫酸铝：40-60％，硫酸镁：5-15％，有机高分子聚合物：1-5％，有机增溶早强剂：5-10％，悬浮增粘剂：1-7％，酸调节剂：0-5％，稳定剂：1-5％，其余为水，总重补足10...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙增智，田俊壮，陈华鑫，夏慧云，关博文，牛昌昌，王晓磊，薛博，薛程，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61