【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土，尤其涉及一种高性能粉剂无碱速凝剂及其制备方法。
技术介绍
1、科学技术、社会经济的不断发展，推动了我国铁路、公路的快速发展，高速铁路发展尤为迅猛。随着未来公路主干线、城际高铁、城市地铁的大规模建设，以及未来海底隧道的建设，我国隧道建设将进入高速推进阶段。目前，喷射混凝土在我国隧道建设、煤矿矿井加固、城市道路和防水设施修复等工程中的需求量不断增加，因此对于优质速凝剂的需求也不断增长。
2、速凝剂种类繁多，根据速凝剂的性质和状态，大致可以分为有碱粉状、无碱粉状、有碱液体和无碱液体四大类。目前市场上主要以无碱(低碱)液体速凝剂为主，它能够有效克服粉状速凝剂溶解性不佳、用于干喷回弹量大、施工环境差，以及有碱液体速凝剂碱含量高、后期强度损失大等问题。但无碱液体速凝剂在应用过程中也还存在一些问题：
3、(1)稳定性不佳，保质期短。无碱液体速凝剂的保质期一般在2-3个月左右，甚至更短。无碱液体速凝剂中含有大量的铝离子，极易水解聚沉，从而产生分层、沉淀等现象，严重影响速凝剂的使用效果。特别是低温甚至负温环境下，随着硫酸铝溶解度降低，无碱速凝剂更易处于失稳状态，产生结晶沉淀现象，这会使无碱速凝剂抽料困难，效果降低甚至失效，施工回弹进一步增加，速凝剂中的晶体颗粒还会引起湿喷机出料口堵管，影响施工进度。
4、(2)水泥适应性差。在我国水泥种类繁多、掺合料组成成分复杂，无碱液体速凝剂对不同来源、品种、批次的水泥作用效果往往差别较大。
5、(3)包装和运输成本高。目前无碱液体速凝剂基本
6、因此，研制出一种稳定性好、易于储存、可在施工现场现配现用，能够节省包装和运输成本的粉剂无碱速凝剂是十分必要的。现阶段对粉剂无碱速凝剂的研究开发较少，专利cn110204238a《一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备方法》先是以硫酸铝、硅酸锂、氟硅酸锰、ph调节剂和悬浮稳定剂为原料，在65℃～85℃的条件下通过高速剪切乳化制得无碱液体速凝剂，随后通过喷雾干燥塔，得到白色粉状无碱速凝剂。原料中含有氟硅酸锰，含量为5％-10％，不符合q/cr807-2020《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》标准中对氟离子浓度的要求，早期强度可能无法得到保证。乳化过程高速剪切速率为6000r/min～8000r/min之间，对设备要求过高，喷雾干燥过程能耗极大，不利于生产应用。专利cn115677255a《一种喷射混凝土用水溶型粉体无碱速凝剂及其制备方法》先将硫酸铝加入粉磨机粉磨30-40min；再将硫酸镁、增强剂、增粘剂及稳定剂，一并投入粉磨机粉磨30-40min，然后通过选粉机进行选粉，将小于300目的物料再次投入粉磨机进行粉磨30-40min，直至所有物料细度大于300目；将所有大于300目的物料、以及冠醚络合剂投入混料机混合30-40min，得到喷射混凝土用水溶型粉体无碱速凝剂。该工艺需要经过三次粉磨，加工过程中高分子增粘剂容易吸水(空气中的水分以及硫酸铝中所含有的结晶水)团聚导致无法完全分散，难以得到成分均匀的粉体物料，产品性能无法保证。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种高性能粉剂无碱速凝剂及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高性能粉剂无碱速凝剂，包括以下质量百分比的原料：45-55％硫酸铝，1.5-2.5％无机盐，0.5-1.0％稳定剂，3-5％有机络合剂，2-4％无机纳米组分和余量水。
4、进一步地，所述无机盐包括硫酸镁和硅酸钠中的至少一种。所述硅酸钠为五水硅酸钠。硫酸镁可以与水泥中的钙离子发生反应，生成氢氧化镁和硫酸钙，这两种物质都是具有强粘结性的水化产物，可以促进水泥的快速凝结和硬化。同时，硫酸镁还可以促进水泥中的铝酸三钙和硅酸二钙的溶解和释放，进一步加速水泥的水化过程。而硅酸钠可以与水泥中的钙离子和铝离子发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钠等化合物。这些化合物能够填充水泥间隙，增加水泥颗粒间的结合力，促进水泥的快速凝结和硬化。同时，硅酸钠还可以改善水泥的流动性和抗渗性能，提高水泥的强度和耐久性。
5、进一步地，所述稳定剂包括拟薄水铝石和海泡石中的至少一种。拟薄水铝石是一种颗粒细小、多孔、具有层状结构的铝硅酸盐，其胶溶后具有良好的黏结性能，能够增加速凝剂体系粘度，使之保持状态稳定。其层间存在大量的四面体空隙，这些四面体中的铝原子被羟基所取代，从而使其具有亲水性。这种结构特点使得拟薄水铝石能够与水泥中的钙离子发生离子交换反应，从而促进水泥的水化过程。而海泡石是一种具有纤维状结构的硅酸盐，三维网络结构能够使速凝剂长时间保持稳定。其结构中存在着大量的孔道和通道，这些通道可以作为水泥水化产物的结晶场所，有利于水泥的凝结和硬化。因此，将拟薄水铝石和海泡石加入到速凝剂中，可以显著提高速凝剂的稳定性，同时可在一定程度上促进水泥的凝结和硬化。
6、进一步地，所述有机络合剂包括二乙醇胺、二乙烯三胺和三异丙醇胺中的至少一种。有机络合剂二乙醇胺、二乙烯三胺和三异丙醇胺在水泥速凝剂中通过与铝离子形成稳定的络合物，从而提高铝离子的溶解度和稳定性，促进水泥的水化过程。这些机有络合剂可以与铝离子发生配位反应，形成稳定的络合物，从而提高铝离子的溶解度，使其更好地分散在水泥浆体中。此外，这些有机络合剂还可以抑制铝离子的水解，提高铝离子的稳定性，从而延长速凝剂的有效期。
7、进一步地，所述无机纳米组分为固含量20％的乳白色液体纳米c-s-h微晶。
8、进一步地，所述纳米c-s-h微晶是由钙、硅按照摩尔比1.62∶1的比例混合并在1800rpm的转速下搅拌而成，得到的纳米c-s-h微晶粒径为50-100nm。
9、本专利技术还提供一种所述的高性能粉剂无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：将稳定剂加入水中搅拌，然后依次加入无机盐和硫酸铝，加热搅拌，待完全溶解后继续加入有机络合剂，搅拌，得到前驱体溶液；将前驱体溶液与无机纳米组分置于旋蒸设备可循环容器中进行反应，反应结束后冷却、粉磨，即得到高性能粉剂无碱速凝剂。
10、进一步地，所述旋蒸的工艺参数为：温度105-120℃，旋转速度60-100rpm，反应时间60min。
11、本专利技术还提供一种所述的高性能粉剂无碱速凝剂在喷射混凝土中的应用，所述高性能粉剂无碱速凝剂用于干喷直接使用时，掺量为混凝土中胶凝材料质量的3-5％；用于湿喷时，先加入水中搅拌20min，配置成浓度为40-60％的液体使用，掺量为混凝土中胶凝材料质量的6-8％。
12、进一步地，所述高性能粉剂无碱速凝剂可以采用干喷或湿喷的方式直接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：45-55％硫酸铝，1.5-2.5％无机盐，0.5-1.0％稳定剂，3-5％有机络合剂，2-4％无机纳米组分和余量水；其中，所述无机纳米组分为纳米C-S-H微晶。
2.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述无机盐包括硫酸镁和硅酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述稳定剂包括拟薄水铝石和海泡石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述有机络合剂包括二乙醇胺、二乙烯三胺和三异丙醇胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述无机纳米组分为固含量20％的纳米C-S-H微晶。
6.根据权利要求5所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述纳米C-S-H微晶是由钙、硅按照摩尔比1.62∶1的比例混合并搅拌而成，粒径为50-100nm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的高性能粉剂无碱速凝剂的制备方法，其特征在于，包括以
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述旋蒸的工艺参数为：温度105-120℃，旋转速度60-100rpm，反应时间60min。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的高性能粉剂无碱速凝剂在混凝土中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述高性能粉剂无碱速凝剂可以采用干喷或湿喷的方式直接作用于混凝土中。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：45-55％硫酸铝，1.5-2.5％无机盐，0.5-1.0％稳定剂，3-5％有机络合剂，2-4％无机纳米组分和余量水；其中，所述无机纳米组分为纳米c-s-h微晶。
2.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述无机盐包括硫酸镁和硅酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述稳定剂包括拟薄水铝石和海泡石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述有机络合剂包括二乙醇胺、二乙烯三胺和三异丙醇胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高性能粉剂无碱速凝剂，其特征在于，所述无机纳米组...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕文生，黄玉美，赵明敏，金天，吴伟，王进春，孙小攀，石雄松，袁海军，陈森，钟小容，
申请(专利权)人：石家庄市长安育才建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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