一种无碱无氟液体速凝剂及制备和应用制造技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种无碱无氟液体速凝剂的制备和使用方法。无碱无氟液体速凝剂由促凝组分、有机醇、醇胺、悬浮稳定剂、纳米材料、pH调节剂和水组成。本发明专利技术的有益效果是，本发明专利技术的无碱无氟液体速凝剂能有效提高喷射混凝土早期强度，缩短喷射混凝土凝结时间，减少喷射混凝土的回弹率，对环境友好，无腐蚀和污染。本发明专利技术适用于隧道、涵洞、边坡、基坑等工程的面层支护以及堵漏或抢修工程。基坑等工程的面层支护以及堵漏或抢修工程。基坑等工程的面层支护以及堵漏或抢修工程。

【技术实现步骤摘要】
一种无碱无氟液体速凝剂及制备和应用


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种应用于隧道、涵洞、边坡、基坑等工程的面层支护以及堵漏或抢修工程的无碱无氟液体速凝剂及其制备与应用。

技术介绍

[0002]随着湿喷混凝土在隧道建设中所占比重越来越大，对优质液体速凝剂的需求量也会越来越大。现阶段我国无碱液体速凝剂产业处于快速发展阶段，技术尚未成熟，有许多问题亟待解决。就速凝剂而言，主要存在以下几个问题：
[0003](1)稳定性较差，目前所研究的速凝剂普遍存在保存期限较短的问题，在短时间内出现分层现象，严重影响其使用。
[0004](2)掺量高，为了保证混凝土凝结效果，往往会增加速凝剂掺量，这就必然导致生产成本的大幅提升，为企业生产效益带来不利影响。
[0005](3)生产原料毒性较大，硫酸铝是目前最常用于制备速凝剂的原料，但其稳定性较低，通常生产企业会加入含氟物通过络合作用来提高其稳定性，但是往往会降低混凝土的早期强度。另外氟对人体是有害的，长期接触会导致严重疾病的产生，严重威胁施工人员的健康与安全。
[0006](4)碱含量较高。碱含量高腐蚀性大，同时对喷射混凝土后期强度影响加大。
[0007](5)喷射混凝土由于凝结时间长且早期强度不足，导致喷射
[0008]混凝土反弹率大，灰尘多。
[0009]因此在当前速凝剂需求量激增的背景下，研究出一种速凝效果好、早期强度高、掺量低、无碱、无氯、价格低廉、稳定性好、符合绿色发展要求的液体速凝剂是非常急迫的。r/>
技术实现思路

[0010]本专利技术公开了一种无碱无氟液体速凝剂及制备和应用，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种无碱无氟液体速凝剂的配制，所述无碱无氟液体速凝剂的各个组分为：促凝组分、有机醇、醇胺、悬浮分散剂、纳米材料、pH调节剂、水。
[0012]进一步，所述无碱无氟液体速凝剂的各个组分的重量比为：促凝组分55
‑
60％、有机醇1
‑
3％、醇胺2
‑
5％、悬浮分散剂1
‑
4％、纳米材料1
‑
5％、pH调节剂0.2
‑
1％，剩余为水。
[0013]所述促凝组分为硫酸铝和硫酸镁，比例关系为28:1。所述悬浮分散剂由硅酸铝镁、黄原胶、聚羧酸盐复配而成。
[0014]进一步，所述有机醇选自甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种；所述醇胺选自二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种；所述纳米材料选自纳米二氧化硅、纳米氢氧化铝中的至少一种；所述pH调节剂选自浓硫酸。
[0015]本专利技术的另一目的是提供一种上述的无碱无氟液体速凝剂的制备工艺，所述工艺
具体包括以下步骤：
[0016]S1)按照设计成分分别称取各个组分，备用；
[0017]S2)将S1)中醇胺、有机醇与水进行搅拌混合,得到混合溶液；
[0018]S3)将S2)中混合液加热至50
‑
60℃，加入聚合硫酸铝与硫酸镁混合研磨所制得的混合材料并恒温搅拌至溶液透明；
[0019]S4)向S3)中所得溶液中加入其他组份，等待最后的组分充分溶解，停止搅拌静待配置的无碱无氟液体速凝剂溶液自然冷却，装瓶放置在干燥的环境下等待使用。最终得到所述无碱无氟液体速凝剂。
[0020]进一步，所述步骤S3)与S4)中搅拌转速为250
‑
350r/min，优选275
‑
295r/min(转速/分钟)；步骤S4)中,所述混合的时间为不小于50分钟,优选50分钟～120分钟。
[0021]进一步，所述无碱无氟液体速凝剂，其水泥净浆初凝时间不大于3min(分钟)，终凝时间不大于5min，所制得水泥胶砂6h强度不小于1.5Mpa，1d抗压强度不小于13Mpa，28d(天)抗压强度比大于110％。
[0022]本专利技术还提供一种上述的无碱无氟液体速凝剂在喷射混凝土中的应用，所述方法具体包括以下步骤：
[0023]所述无碱无氟液体速凝剂在混凝土中的掺量为5％～8％,更优选为5％
‑
7％。
[0024]本专利技术中促凝组分的主要成分是硫酸铝，其加入会同时提高“水泥
‑
速凝剂
‑
水”系统中液相中的Al
3+
、SO
42
‑
和H
+
离子含量，由于水泥液相的高pH值，Al
3+
会转化成[Al(OH)4]‑
与Ca
2+
和SO
42
‑
反应快速生成棒状或针状钙矾石晶体，大量针棒状钙矾石相互拼接在一起形成空间紧密的网络结构，起到促凝和提高早期强度的作用。为改善传统液体无碱速凝剂稳定性差的问题，常常利用络合反应原理，添加醇胺与有机醇来改善液体速凝剂内部粒子的存在状态，提高稳定性。纳米材料作为一种兼具填充作用和反应活性的无机材料,在分散剂作用下均匀分散在溶液中，其在混凝土材料中的应用可以显著改善混凝土的早期强度。一方面是因为纳米材料能填充混凝土的孔隙，另一方面，某些纳米材料起到了晶核诱导的作用，加速了水泥单矿的水化。另外加入pH调节剂能提高速凝剂的稳定性，pH值越低，铝离子的水解越难发生，速凝剂的稳定性越好。在制备无碱液体速凝剂时，还需要通过加入稳定剂来进一步改善其稳定性，但稳定剂的掺量不宜过多。
[0025]本专利技术为乳白色液体，使用时，无碱无氟液体速凝剂在混凝土中的掺量为5％～8％,更优选为5％
‑
7％。
[0026]使用本专利技术能有效避免喷射混凝土速凝剂因腐蚀性大、掺量高、稳定性差、反弹率高等缺陷导致的混凝土问题，可满足喷射混凝土对凝结时间及早期强度的要求，保证后期强度，符合绿色发展要求。
[0027]本专利技术对混凝土结构内部的钢筋无锈蚀作用，可广泛应用于隧道、涵洞、边坡、基坑等工程的面层支护以及堵漏或抢修工程。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一种无碱无氟液体速凝剂的制备方法流程框图。
具体实施方式
[0029]下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0030]本专利技术一种无碱无氟液体速凝剂，所述无碱无氟液体速凝剂的各个组分为：促凝组分、有机醇、醇胺、悬浮分散剂、纳米材料、pH调节剂、水。
[0031]所述无碱无氟液体速凝剂的各个组分的重量比为：促凝组分55
‑
60％、有机醇1
‑
3％、醇胺5
‑
8％、稳定剂1
‑
4％、纳米材料1
‑
5％、pH调节剂0.2
‑
1％，剩余为水。
[0032]所述促凝组分为硫酸铝和硫酸镁按28:1比例混合所得。
[0033]所述悬浮分散剂由硅酸铝镁、黄原胶、聚羧酸盐复配而成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无碱无氟液体速凝剂，其特征在于，所述无碱无氟液体速凝剂的各个组分的重量比为：促凝组分55
‑
60％、有机醇1
‑
3％、醇胺5
‑
8％、悬浮分散剂1
‑
4％、纳米材料1
‑
5％、pH调节剂0.2
‑
1％，消泡剂0
‑
1％，剩余为水。2.根据权利要求1所述的无碱无氟液体速凝剂，其特征在于，所述促凝组分为聚合硫酸铝和硫酸镁，二者之间的质量为28:1。3.根据权利要求1所述的无碱无氟液体速凝剂，其特征在于，所述悬浮分散剂的各个组分的重量比为：硅酸铝镁50
‑
60％、黄原胶15
‑
25％，聚羧酸盐15
‑
25％。4.根据权利要求1所述的无碱无氟液体速凝剂，其特征在于，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米氢氧化铝中的至少一种；所述pH调节剂为稀硫酸。5.根据权利要求1所述的无碱无氟液体速凝剂，其特征在于，所述有机醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丙三醇中的至少一种；所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的至少一种。6.一种制备如权利要求1
‑
5任意一项所述的无碱无氟液体速凝剂的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S1)按照设计成分分别称取各个组分，备用；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，李超，舒春雪，贺鑫鑫，宋少民，魏子程，雍涵，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：