一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂，其原料按重量份包括：聚合硫酸铝30

【技术实现步骤摘要】
一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土速凝剂
，尤其涉及一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂。主要应用于隧道喷射混凝土施工和砂浆抢修施工中。投入使用最早的速凝剂是西卡公司19世纪30
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40年代开发的粉状速凝剂。我国从19世纪70年代开始研发速凝剂，相继取得了多项研究成果，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，但因其含碱量高，对施工工人眼睛和皮肤造成较严重的腐蚀，后期强度损失大，容易引起碱集料反应、施工中回弹率高、粉尘污染严重等问题。
[0003]近年来，由于湿法喷射混凝土具有施工效率高，回弹率低，施工环境友好而有逐渐取代传统干法喷射混凝土的趋势，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，从其发展来看，存在的主要问题有：碱含量高、掺量大、稳定期短、28d强度比小于100％等。
[0004]1.碱含量高。根据欧洲标准EN 934
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5Admixture for Sprayed Concrete
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Definitions，Requirements，Conformity，Markingand Labelling中的定义，将碱含量小于1％的速凝剂称为无碱速凝剂。CN102079642A公开了一种新型喷射混凝土用液态无碱速凝剂，其碱含量高达29.51％；CN 102219425B公开了一种无碱液态速凝剂及其制备方法，而实际配方中碱含量最高可达2.54％；CN 102219426A公开了一种低碱液态速凝剂及其制备方法，其碱含量最高达4.54％，含碱速凝剂因其碱含量相对偏高，不仅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。
[0005]2.掺量大。用于制备液体无碱速凝剂的常用原材料为硫酸铝和氢氧化铝等，这类速凝剂要达到一定的速凝剂效果，需要速凝剂的掺量很大。CN 102249592A公开了一种无碱无氯高早强液体无碱速凝剂；CN 1974466A公开了喷射混凝土用液体无碱速凝剂；瑞士MBT控股有限公司的Hofmann等人研制的“Concrete Admixture”(专利申请公开号：WO 00/78688A1)等文献中均使用了硫酸铝和氢氧化铝中的一种或两种作为主要促凝组分。这类速凝剂虽然不含碱金属离子，但是这类液体无碱速凝剂促凝效果较差，在混凝土中掺量大，通常掺量为水泥的7
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10％，有的甚至高达12％，混凝土的生产成本高。如何提高速凝剂的速凝效果，降低掺量，降低生产成本，是液体无碱速凝剂发展面临的重大难题。
[0006]3.稳定期短。使用铝化合物为主要原材料的液体无碱速凝剂，因铝离子的水解及铝盐溶解度较小，无一不面临稳定期短的问题，贮存期间容易发生沉淀析晶现象。Elena Kolomiets等人于2012年研制的“Accelerator Mixtureand Method of Use”(专利文献公开号：US2012/0085266A1)稳定期仅为一个月；Angelskaar Terje等人于2012年研制的“Setting Accelerator For Sprayed Concrete”(专利文献公开号：US8118930B2)稳定期
为8周；Weibel Martin于2010年研制的“Stable Sprayed Concrete Accelerator Dispersion Havinga High Active Substance Content”(专利文献公开号：US 2010/0003412A1)稳定期为三个月。提高贮存稳定期是研究这类液体无碱速凝剂的关键。
[0007]水泥浆掺入速凝剂后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，需要提高设计强度来弥补，有时还会影响混凝土的耐久性。如何改善配方以提高后期强度是研发人员面临的又一大难题。
[0008]同时，低碱液体速凝剂一直无法克服碱金属带来的一个关键问题，掺低碱液体速凝剂混凝土后期强度损失大，以至喷射混凝土强度等级都不高，需要提高喷射层的厚度来获得足够的支撑力。虽然我国液态无(低)碱速凝剂研究虽然发展速度很快，工程应用比重也显著提高，但是仍存在一些问题，比如速凝剂的掺量集中在3
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12％之间，相对传统掺量2％左右偏高；部分速凝剂品种与不同种类水泥、掺和料以及外加剂的适应性仍存在一定的不稳定性；价格偏高。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂及其制备方法。
[0010]一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂，其原料按重量份包括：聚合硫酸铝30
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60份，硫酸镁5
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20份，甲酸钙5
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10份，甲基纤维素1.0
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3.5份，活化聚丙烯酰胺0.8
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1.5份，有机酸0.2
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1.0份，三异丙醇胺1
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3份，消泡剂0.15
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1.08份，氢氟酸0.5
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2.5份，氢氧化铝2
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6份，质量分数为85％的磷酸0.5
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1.5份，水30
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50份；
[0011]活化聚丙烯酰胺采用如下具体步骤制取：将丙烯酰胺、活化氢氧化铝加入水中搅拌均匀，氮气保护下，向其中加入超支化聚酯，50
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80℃搅拌1
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2h，搅拌状态下向其中滴加硝酸铈铵水溶液，继续搅拌1
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2h，加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵继续搅拌1
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2h，加入丙酮搅拌1
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2h，倾出丙酮，加入甲醇，真空50
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70℃旋干得到活化聚丙烯酰胺。
[0012]活化聚丙烯酰胺采用硝酸铈铵为引发剂，超支化聚酯与丙烯酰胺自由基聚合，在甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的作用下加入阳离子单体，使所得活化聚丙烯酰胺不仅具有三维球状立体结构，而且具有高度支化的基团，从而具有更为出色的低粘度和流变性。
[0013]优选地，活化氢氧化铝为采用KH570改性活化的氢氧化铝。
[0014]优选地，丙烯酰胺、活化氢氧化铝、超支化聚酯、硝酸铈铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为5
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12：0.1
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0.5：1
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2：0.001
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0.02：0.1
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1。
[0015]优选地，其原料按重量份包括：聚合硫酸铝40
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保无毒无碱液体混凝土速凝剂，其特征在于，其原料按重量份包括：聚合硫酸铝30
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60份，硫酸镁5
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20份，甲酸钙5
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10份，甲基纤维素1.0
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3.5份，活化聚丙烯酰胺0.8
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1.5份，有机酸0.2
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1.0份，三异丙醇胺1
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3份，消泡剂0.15
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1.08份，氢氟酸0.5
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2.5份，氢氧化铝2
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6份；活化聚丙烯酰胺采用如下具体步骤制取：将丙烯酰胺、活化氢氧化铝加入水中搅拌均匀，氮气保护下，向其中加入超支化聚酯，50
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80℃搅拌1
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2h，搅拌状态下向其中滴加硝酸铈铵水溶液，继续搅拌1
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2h，加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵继续搅拌1
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2h，加入丙酮搅拌1
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2h，倾出丙酮，加入甲醇，真空50
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70℃旋干得到活化聚丙烯酰胺。2.根据权利要求1所述的环保无毒无碱液体混凝土速凝剂，其特征在于，活化氢氧化铝为采用KH570改性活化的氢氧化铝。3.根据权利要求1所述的环保无毒无碱液体混凝土速凝剂，其特征在于，其原料按重量份包括：聚合硫酸铝40
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50份，硫酸镁10
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15份，甲酸钙6
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8份，甲基纤维素1.5
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3.0份，活化聚丙烯酰胺1.0
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1.3份，有机酸0.4
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0.8份，三异丙醇胺1.5
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2.5份，消泡剂0.55
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0.88份，氢氟酸1
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2份，氢氧化铝3
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5份，质量分数为85％的磷酸0.5
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1.5份0.8
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1.2份，水35
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4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张相明，王希成，
申请(专利权)人：淄博汇捷化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：