CN107601943A - 一种无碱液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无碱液体速凝剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，原料包括：硫酸铝、硫酸亚铁、氟化钠、氟硅酸镁、沉淀水合硅酸镁、二乙醇胺、水。该速凝剂速凝效果好，能有效的缩短混凝土促凝及终凝的时间，有效的提高混凝土的早期强度及后期强度。无碱液体速凝剂的制备方法，将水与沉淀水合硅酸镁，在40℃的条件下搅拌15～20min，然后加入硫酸亚铁和氟化钠混合搅拌8～15min，然后加入硫酸铝，加热至75℃～85℃，反应1h后加入氟硅酸镁，搅拌20～40min，最后加入二乙醇胺搅拌18～25min制得无碱液体速凝剂。制备方法简单，反应安全，制得的速凝剂分散性好。

Description

一种无碱液体速凝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体地说，涉及一种无碱液体速凝剂及其制备方法。

背景技术

由于混凝土湿喷工艺的特点是生产率高，施工时基本无粉尘，混凝土拌和时水灰比易于控制，均质性高，喷射效果好。液体速凝剂主要用于：高铁、高速、地铁隧道施工，用于喷射混凝土。将速凝剂加在喷射水泥浆、水泥砂浆、混凝土中不仅可以加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，后期强度影响较小，甚至不降低，而且大幅度提高混凝土及砂浆的粘聚性和粘接强度、降低回弹率，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，并降低了空气中的碱性水泥粉尘,保护了环境、加快了施工进度。因为传统的液体速凝剂中含有大量的碱性物质，这些碱性物质引起混凝土后期强度损失。速凝剂中的碱骨料会使混凝土膨胀破坏，丧失耐久性。碱性速凝剂具有极强的腐蚀性，在生产和施工中不仅腐蚀施工机具，而且能严重损害人体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无碱液体速凝剂，该速凝剂速凝效果好，能有效的缩短混凝土初凝及终凝的时间，有效的提高混凝土的早期强度及后期强度，同时制得的速凝剂的碱含量较低，不会对人及施工工具造成腐蚀，提高了使用的安全性，对环境无污染。

本发明的另一目的在于提供一种无碱液体速凝剂的制备方法，制备方法简单，反应安全，制得的速凝剂不分层、分散性好，具有较好的性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种无碱液体速凝剂，无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，原料包括：40～50重量份的硫酸铝、5～10重量份的硫酸亚铁、2.5～3重量份的氟化钠、1～1.8重量份的氟硅酸镁、0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁、2.5～3.5重量份的二乙醇胺、35～45重量份的水。

本发明提出一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将35～45重量份的水与0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15～20min，然后加入5～10重量份的硫酸亚铁和2.5～3重量份的氟化钠混合搅拌8～15min，然后加入40～50重量份的硫酸铝，加热至75℃～85℃，反应1h后加入1～1.8重量份的氟硅酸镁，搅拌20～40min，最后加入2.5～3.5重量份的二乙醇胺搅拌18～25min制得无碱液体速凝剂。

本发明提供的一种无碱液体速凝剂及其制备方法的有益效果是：

1、本发明实施例提供的无碱液体速凝剂，其原料包括：沉淀水合硅酸镁、硫酸亚铁、氟化钠、硫酸铝、氟硅酸镁、二乙醇胺和水；

其中，沉淀水合硅酸镁具有较好的分散性，能增加体系的黏度，避免制得的速凝剂分层，硫酸亚铁选用的是攀枝花当地的钒钛行业副产物，不仅对废料进行了很好的利用，减少对环境的污染，还具有促凝的作用，氟化钠能够缩短水泥的终凝时间，硫酸铝能缩短水泥的初凝时间，氟硅酸镁不仅具有促凝的作用，还能保证水泥后期的强度，二乙醇胺一方面中和体系酸度，调节体系的pH值，使其呈弱酸性，避免对人及施工工具造成腐蚀，另一方面能够提高水泥的早期强度，原料来源广泛，价格低廉，其中，沉淀水合硅酸镁、硫酸亚铁、氟化钠、硫酸铝、氟硅酸镁、二乙醇胺和水的配比经发明人创造性设计所得，按照该配比制得的无碱液体速凝剂，该速凝剂速凝效果好，能有效的缩短混凝土初凝及终凝的时间，有效的提高混凝土的早期强度及后期强度；

2.本发明实施例提供的无碱液体速凝剂的制备方法，先加入沉淀水合硅酸镁，使沉淀水合硅酸镁能够很好的分散在水中，然后加入硫酸亚铁及氟化钠，因为溶液的浓度较低，能够加快硫酸亚铁及氟化钠的溶解，然后加入硫酸铝，硫酸铝的结晶水释放，然后加入氟硅酸镁，最后加入二乙醇胺中和体系酸度，调节体系的pH值，通过原料的选择及限定了原料的添加顺序，使各种溶液充分溶解，充分反应，使制得的速凝剂具有优异的性能，整个反应在常温中进行，不需要反应釜，不需要氮气保护，因此制备简单，成本低，反应安全。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的一种无碱液体速凝剂及其制备方法进行具体说明。

一种无碱液体速凝剂，无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，原料包括：40～50重量份的硫酸铝、5～10重量份的硫酸亚铁、2.5～3重量份的氟化钠、1～1.8重量份的氟硅酸镁、0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁、2.5～3.5重量份的二乙醇胺、35～45重量份的水。

其中，一般速凝剂是悬浮状的液体，分层明显，加入沉淀水合硅酸镁，沉淀水合硅酸镁具有较好的分散性，能增加体系的黏度，避免制得的速凝剂分层，提高速凝剂的性能。本发明实施例中硫酸亚铁选用的是攀枝花当地的钒钛行业副产物，来源广泛，价格低廉，对废料进行了很好的回收利用，减少对环境的污染。硫酸亚铁具有很好的促凝作用，能缩短初凝及终凝的时间。氟化钠能够促进水泥内部颗粒水化物的形成，能够缩短水泥的终凝时间；硫酸铝与水泥水化生成氢氧化钙进行反应，生成二水石膏和钙矾石晶体，这些晶体不断生长，在水泥颗粒间交叉连接生成网络状的结构而速凝，缩短水泥的初凝时间，本发明中，硫酸铝优选为为十八水合硫酸铝。氟硅酸镁不仅具有促凝的作用，还能保证水泥后期的强度，二乙醇胺一方面中和体系酸度，调节体系的pH值，,使其呈弱酸性，避免对人及施工工具造成腐蚀，另一方面能够提高水泥的早期强度。优选的，原料还包括1～2重量份的十二水硫酸铝钾，其中，7硫酸铝、硫酸亚铁、氟化钠、氟硅酸镁、沉淀水合硅酸镁和二乙醇胺均为工业级。

进一步的，该无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，原料包括：43～48重量份的硫酸铝、6～8重量份的硫酸亚铁、2.6～2.8重量份的氟化钠、1.2～1.6重量份的氟硅酸镁、0.5～0.7重量份的沉淀水合硅酸镁、2.8～3.2重量份的二乙醇胺、38～42重量份的水

更为具体的，该无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，原料包括：45重量份的硫酸铝、7重量份的硫酸亚铁、2.6重量份的氟化钠、1.5重量份的氟硅酸镁、0.6重量份的沉淀水合硅酸镁、3重量份的二乙醇胺、40.3重量份的水。

本发明提出一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将35～45重量份的水与0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15～20min，然后加入5～10重量份的硫酸亚铁和2.5～3重量份的氟化钠混合搅拌8～15min，然后加入40～50重量份的硫酸铝，加热至75℃～85℃，反应1h后加入1～1.8重量份的氟硅酸镁，搅拌20～40min，最后加入2.5～3.5重量份的二乙醇胺搅拌18～25min制得无碱液体速凝剂。

先在水中加入沉淀水合硅酸镁，目的是为了使沉淀水合硅酸镁能够很好的分散在水中，如果后面加入沉淀水合硅酸镁分散会不好，然后加入硫酸亚铁、氟化钠，因为溶液的浓度较低，能够加快硫酸亚铁及氟化钠的溶解，如果先加入硫酸铝，会使体系浓度较高，影响硫酸亚铁及氟化钠的溶解，因此先加入硫酸亚铁及氟化钠，然后加入硫酸铝，然后加入氟硅酸镁，最后加入二乙醇胺，最后加入二乙醇胺的目的是为了调节体系的pH值，使其呈弱酸性。

通过原料的选择及添加顺序，使各种原料能够充分溶解，充分反应，使制得的无碱液体速凝剂具有优良的性质，整个反应过程在中低温条件下进行，不需要氮气保护，因此制备简单，成本低，反应安全。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将35g的水与0.5g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15min，然后加入5g的硫酸亚铁和2.5g的氟化钠混合搅拌8min，然后加入40g的十八水合硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1g的氟硅酸镁，搅拌20min，最后加入2.5g的二乙醇胺搅拌18min制得无碱液体速凝剂。

实施例2

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将45g的水与0.8g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌20min，然后加入10g的硫酸亚铁和3g的氟化钠混合搅拌15min，然后加入50g的十八水合硫酸铝，加热至85℃，反应1h后加入1.8g的氟硅酸镁，搅拌40min，最后加入3.5g的二乙醇胺搅拌25min制得无碱液体速凝剂。

实施例3

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将40.3g的水与0.6g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌20min，然后加入7g的硫酸亚铁和2.6g的氟化钠混合搅拌10min，然后加入45g的十八水合硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1.5g的氟硅酸镁，搅拌30min，最后加入3g的二乙醇胺搅拌20min制得无碱液体速凝剂。

实施例4

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将38g的水与0.5g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌18min，然后加入6g的硫酸亚铁和2.6g的氟化钠混合搅拌8min，然后加入43g的十八水合硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1.2g的氟硅酸镁，搅拌20min，最后加入2.8g的二乙醇胺搅拌20min制得无碱液体速凝剂。

实施例5

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将42g的水与0.7g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15min，然后加入8g的硫酸亚铁和2.8g的氟化钠混合搅拌8min，然后加入48g的十八水合硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1.6g的氟硅酸镁，搅拌20min，最后加入3.2g的二乙醇胺搅拌22min制得无碱液体速凝剂。

实施例6

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将35g的水与0.5g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15min，然后加入5g的硫酸亚铁、1g十二水硫酸铝钾和2.5g的氟化钠混合搅拌8min，然后加入40g的硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1g的氟硅酸镁，搅拌20min，最后加入2.5g的二乙醇胺搅拌18min制得无碱液体速凝剂。

实施例7

一种无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

将35g的水与0.5g的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15min，然后加入5g的硫酸亚铁、2g十二水硫酸铝钾和2.5g的氟化钠混合搅拌8min，然后加入40g的硫酸铝，加热至75℃，反应1h后加入1g的氟硅酸镁，搅拌20min，最后加入2.5g的二乙醇胺搅拌18min制得无碱液体速凝剂。

实验例

将实施例1～7制得的无碱液体速凝剂按照相关标准进行检验：

1、JC477_2005版喷射混凝土用速凝剂；

2、TB10424～2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》；

3、TB 10753～2010《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》；

4、GB T8077～2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》。

将实施例1～7制得的无碱液体速凝剂和目前市售的无碱液体速凝剂分为八组分别进行凝结时间和抗压强度进行试验。

凝结时间实验原料：水泥：400g、水：160g(含无碱液体速凝剂所含水)，无碱液体速凝剂的掺入量为水泥重量的7％，即28g。

抗压强度试验原料为水泥900g、水450g(含无碱液体速凝剂所含水)、标准砂1350g,无碱液体速凝剂的掺入量为水泥重量的7％，即63g，试验结果见表1。

表1

由表1可以看出，本发明实施例1～7制得的无碱液体速凝剂的初凝时间、终凝时间、早期强度及后期强度均明显高于市售无碱液体速凝剂，该结果表明，通过沉淀水合硅酸镁、硫酸亚铁、氟化钠、硫酸铝、氟硅酸镁、二乙醇胺和水的合理配比，加上合理的制备方法，使制得的无碱液体速凝剂速凝效果好，能有效的缩短混凝土促凝及终凝的时间，有效的提高混凝土的早期强度及后期强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无碱液体速凝剂，其特征在于：所述无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，所述原料包括：40～50重量份的硫酸铝、5～10重量份的硫酸亚铁、2.5～3重量份的氟化钠、1～1.8重量份的氟硅酸镁、0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁、2.5～3.5重量份的二乙醇胺、35～45重量份的水。

2.根据权利要求1所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：所述无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，所述原料包括：43～48重量份的硫酸铝、6～8重量份的硫酸亚铁、2.6～2.8重量份的氟化钠、1.2～1.6重量份的氟硅酸镁、0.5～0.7重量份的沉淀水合硅酸镁、2.8～3.2重量份的二乙醇胺、38～42重量份的水。

3.根据权利要求2所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：所述无碱液体速凝剂由以下原料制备而成，所述原料包括：45重量份的硫酸铝、7重量份的硫酸亚铁、2.6重量份的氟化钠、1.5重量份的氟硅酸镁、0.6重量份的沉淀水合硅酸镁、3重量份的二乙醇胺、40.3重量份的水。

4.根据权利要求1所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：所述硫酸铝为十八水合硫酸铝。

5.根据权利要求1所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：所述原料还包括十二水硫酸铝钾。

6.根据权利要求5所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：按重量份数计，所述十二水硫酸铝钾为1～2份。

7.根据权利要求1所述的无碱液体速凝剂，其特征在于：硫酸铝、硫酸亚铁、氟化钠、氟硅酸镁、沉淀水合硅酸镁和二乙醇胺均为工业级。

8.根据权利要求1-7任一项所述的无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将35～45重量份的水与0.5～0.8重量份的沉淀水合硅酸镁混合，在40℃的条件下搅拌15～20min，然后加入5～10重量份的硫酸亚铁和2.5～3重量份的氟化钠混合搅拌8～15min，然后加入40～50重量份的硫酸铝，加热至75℃～85℃，反应1h后加入1～1.8重量份的氟硅酸镁，搅拌20～40min，最后加入2.5～3.5重量份的二乙醇胺搅拌18～25min制得所述无碱液体速凝剂。