一种无碱速凝剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种糊精改性无碱速凝剂，其组成包括速凝组分和调凝组分，小分子醇以及助剂。所述糊精改性无碱速凝剂用于矿山充填，所述糊精改性无碱速凝剂的初凝时间为25‑40分钟，且8‑10小时后充填材料的抗压强度可以达到0.2MPa左右。

An alkali-free accelerator and its preparation method and Application

The invention discloses a dextrin modified alkali-free accelerator, which comprises accelerating component and adjusting component, small molecule alcohol and assistant. The dextrin modified alkali-free accelerator is used for mine filling. The initial setting time of the dextrin modified alkali-free accelerator is 25 to 40 minutes, and the compressive strength of the filling material can reach about 0.2 MPa after 8 to 10 hours.

【技术实现步骤摘要】
一种无碱速凝剂及其制备方法与应用
本专利技术属于混凝土外加剂
，特别涉及一种无碱速凝剂及其制备方法与应用。
技术介绍
速凝剂是一种使水泥或混凝土快速凝结和硬化的混凝土外加剂。其主要作用是可以增加喷射混凝土一次喷涂厚度，缩短二次喷射之间的间隔，同时提高混凝土早期强度，以便及时提供支护抗力，目前已经广泛应用于现代地下工程、矿山工程、堵漏和抢险等工程。由于无碱速凝剂具有对人体腐蚀性小和早期强度高等现有公开文献和专利主要围绕提高无碱速凝剂性能和水泥适应性两个重点。优点，已经成为速凝剂的流行趋势和未来发展方向。如专利CN200610098296.0公开了一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，可以改善速凝剂对水泥的适用性，即使对中热水泥也能提供优良的性能，满足喷射混凝土的施工要求。专利CN201510912656.5公开了一种无碱液体速凝剂及其制备方法，利用氟化镁来显著提高产品的速凝效果和混凝土的抗压强度。胶结充填主要以水泥为凝胶固化材料，通过与充填骨料的搅拌形成低标号的混凝土，输送到井下采场以构筑工作地板或岩层支护人工矿柱等。其用水量一般非常高，对充填材料的性能要求是30分钟达到初凝，8-10小时抗压强度达到0.2MPa，28天抗压强度达到10-15MPa。但是常规无碱速凝剂凝结时间较快(初凝时间≤5分钟，终凝时间≤12分钟)，无法直接应用于矿山充填等特殊领域，因此需要对现有产品进行改性和优化。
技术实现思路
为了解决现有无碱速凝剂无法应用于矿山充填等领域，本专利技术提供了一种糊精改性无碱速凝剂及其制备方法与应用。本专利技术所述糊精改性无碱速凝剂用于矿山充填，所述糊精改性无碱速凝剂的初凝时间为25到40分钟，且8-10小时后充填材料的抗压强度可以达到0.2MPa左右，其组成包括速凝组分和调凝组分，小分子醇以及助剂。所述矿山填充所用的填充材料的水灰比非常大，达到2.67。所述速凝组分为硫酸铝、醇胺；所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺或N,N-二甲基乙醇胺中的一种。所述调凝组分是指糊精微球，其通过以下方法制备：所述调凝组分是指糊精微球，其通过以下方法制备：将可溶性淀粉加入到水中，加热搅拌至透明，调制成20wt％的溶液；在搅拌状态下依次加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠，加入间隔不超过10分钟；将Span60和环己烷加入到四口烧瓶中升温至50℃；将水相滴加到油相中，15min滴完，引发聚合交联4h；将反应后的糊精溶液依次用乙酸乙酯、乙醇和丙酮洗涤三次，置于60℃烘箱中干燥24h，筛分后得到150～200目的所述糊精微球。所述小分子醇为1,2丙二醇、1,3丙二醇或丙三醇的一种。本专利技术通过引入糊精微球对无碱速凝剂进行改性，大量的羟基吸附于水泥表面形成氢键阻止了水泥的进一步水化，延长浆体的初凝时间至30分钟左右，同时水化早期糊精微球可以包埋部分Ca2+离子，随着水泥水化的进行，糊精微球自行溶解，其包埋的Ca2+离子也逐渐释放，促进后期水化硅酸钙C-S-H凝胶等水化产物的生成，确保充填材料8-10小时抗压强度达到0.2MPa，28天抗压强度达到10-15MPa。适量的小分子醇可以对硫酸铝固体颗粒进行润湿，降低界面能，使颗粒易于分散，并提高其分散稳定性。此外小分子醇能够降低无碱速凝剂水溶液的冰点，从而提高产品的抗冻性。所述助剂是分散剂或表面活性剂，作用为使糊精微球和速凝组分能稳定存储，不分层。降低现有无碱速凝剂掺量或者掺入缓凝剂可以延长净浆的初凝时间至30分钟，但是8-10小时后浆体却不能达到终凝。本专利技术所述速凝剂能够调节充填材料的初凝时间为25到40分钟，终凝时间为40至50分钟，且8-10小时后充填材料的抗压强度可以达到0.2MPa，28天抗压强度达到10-15MPa。所述助剂包括稳定剂和有机聚合物所述稳定剂为乳酸、草酸、苹果酸或琥珀酸中的一种。所述有机聚合物为非离子聚丙烯酰胺，分子量为300～500万。本专利技术所述糊精改性无碱速凝剂，其组分以重量分数计，如下：所述糊精改性无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硫酸铝、醇胺和水混合，加热升温至60～80℃后反应0.5～2小时；(2)降温至40℃后加入稳定剂和小分子醇，继续反应10～30分钟；(3)冷却至室温后加入糊精微球和有机聚合物，采用超声细胞破碎仪处理5～15分钟后得到糊精改性无碱速凝剂。所述超声细胞破碎仪频率为20KHz，输出功率200～300W。本专利技术还提供了上述糊精改性无碱速凝剂的应用方法，所述糊精改性无碱速凝剂用于矿井充填领域中，其掺量为矿井充填材料中水泥用量的6～10wt％。有益效果：本专利技术提供的糊精改性无碱速凝剂，可以应用于矿山充填等特殊领域。通过引入糊精微球对无碱速凝剂进行改性，大量的羟基吸附于水泥表面形成氢键阻止了水泥的进一步水化，延长浆体的初凝时间至30分钟左右，同时水化早期糊精微球可以包埋部分Ca2+离子，随着水泥水化的进行，糊精微球自行溶解，其包埋的Ca2+离子也逐渐释放，促进后期水化硅酸钙C-S-H凝胶等水化产物的生成，确保充填材料8-10小时抗压强度达到0.2MPa，28天抗压强度达到10-15MPa。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的说明，但本专利技术的内容并不局限于实施例表述的范围。首先制备糊精微球，将100g可溶性淀粉加入到水中，加热搅拌至透明，调制成20wt％的溶液；在搅拌状态下依次加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.1g、1.5g过硫酸铵和0.3g亚硫酸氢钠，加入间隔不超过10分钟；将1gSpan60和400g环己烷加入到四口烧瓶中升温至50℃；将水相滴加到油相中，15min滴完，引发聚合交联4h；将反应后的糊精溶液依次用乙酸乙酯、乙醇和丙酮洗涤三次，置于60℃烘箱中干燥24h，筛分后得到150～200目的糊精微球。实施例1糊精改性无碱速凝剂的制备，包括以下步骤：(1)将30g硫酸铝、2g醇胺和50g水混合，加热升温至60℃后反应2小时；(2)降温至40℃后加入0.5g乳酸和1g1,2丙二醇，继续反应10分钟；(3)冷却至室温后加入5g糊精微球和0.1g聚丙烯酰胺，采用超声细胞破碎仪在频率为20KHz，输出功率200W下处理5分钟后得到糊精改性无碱速凝剂。实施例2糊精改性无碱速凝剂的制备，包括以下步骤：(1)将40g硫酸铝、6g醇胺和40g水混合，加热升温至80℃后反应0.5小时；(2)降温至40℃后加入2.5g草酸和4g1,3丙二醇，继续反应30分钟；(3)冷却至室温后加入10g糊精微球和0.5g聚丙烯酰胺，采用超声细胞破碎仪在频率为20KHz，输出功率300W下处理15分钟后得到糊精改性无碱速凝剂。实施例3糊精改性无碱速凝剂的制备，包括以下步骤：(1)将35g硫酸铝、3g醇胺和50g水混合，加热升温至60℃后反应2小时；(2)降温至40℃后加入1.5g苹果酸和1g1,2丙三醇，继续反应15分钟；(3)冷却至室温后加入8g糊精微球和0.1g聚丙烯酰胺，采用超声细胞破碎仪在频率为20KHz，输出功率200W下处理10分钟后得到糊精改性无碱速凝剂。实施例4糊精改性无碱速凝剂的制备，包括以下步骤：(1)将30g硫酸铝、5g醇胺和45g水混合，加热升温至70℃后反应1小时；(2)降温至40℃后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种糊精改性无碱速凝剂，其特征在于，其组成包括速凝组分和调凝组分，小分子醇以及助剂；所述速凝组分为硫酸铝和/或醇胺；所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺或N,N‑二甲基乙醇胺中的一种；所述调凝组分是指糊精微球，其通过以下方法制备：将可溶性淀粉加入到水中，加热搅拌至透明，调制成20wt％的溶液；在搅拌状态下依次加入N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠，加入间隔不超过10分钟；将Span60和环己烷加入到四口烧瓶中升温至50℃；将水相滴加到油相中，15min滴完，引发聚合交联4h；将反应后的糊精溶液依次用乙酸乙酯、乙醇和丙酮洗涤三次，置于60℃烘箱中干燥24h，筛分后得到150～200目的所述糊精微球；所述小分子醇为1,2丙二醇、1,3丙二醇或丙三醇的一种；所述助剂使糊精微球和速凝组分能稳定存储，不分层。

【技术特征摘要】
1.一种糊精改性无碱速凝剂，其特征在于，其组成包括速凝组分和调凝组分，小分子醇以及助剂；所述速凝组分为硫酸铝和/或醇胺；所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺或N,N-二甲基乙醇胺中的一种；所述调凝组分是指糊精微球，其通过以下方法制备：将可溶性淀粉加入到水中，加热搅拌至透明，调制成20wt％的溶液；在搅拌状态下依次加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠，加入间隔不超过10分钟；将Span60和环己烷加入到四口烧瓶中升温至50℃；将水相滴加到油相中，15min滴完，引发聚合交联4h；将反应后的糊精溶液依次用乙酸乙酯、乙醇和丙酮洗涤三次，置于60℃烘箱中干燥24h，筛分后得到150～200目的所述糊精微球；所述小分子醇为1,2丙二醇、1,3丙二醇或丙三醇的一种；所述助剂使糊精微球和速凝组分能稳定存储，不分层。2.根据权利要求1所述的糊精改性无碱速凝剂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小磊，王伟，王瑞，田倩，刘加平，王文彬，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32