CN109265064B - 一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 - Google Patents
一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109265064B CN109265064B CN201811138388.6A CN201811138388A CN109265064B CN 109265064 B CN109265064 B CN 109265064B CN 201811138388 A CN201811138388 A CN 201811138388A CN 109265064 B CN109265064 B CN 109265064B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- free
- mixed solution
- accelerator
- alkali
- silicon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/10—Accelerators; Activators
- C04B2103/12—Set accelerators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法：包括以下步骤：1）将2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、改性纳米二氧化硅溶液引发剂和水超声分散均匀，加热至60‑80℃后反应5‑8h得到混合溶液A；2）将硫酸铝、醇胺、水和混合溶液A加热至60~80℃反应1~5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化机高速分散10分钟，即得高强型无碱无氯速凝剂。该方法采用有机改性制得的无碱无氯速凝剂可以大幅提高水泥砂浆的1d抗压强度，同时可以提升产品的稳定性等综合性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法。
背景技术
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。
无碱速凝剂由于对混凝土后期强度几乎没有影响，正成为速凝剂发展的主要方向，以硫酸铝为主要成分的无碱速凝剂是由于原料来源易得，制备工艺简单，是速凝剂的主要研究对象。硫酸铝不易单独配制成无碱速凝剂，需要结合其他组分一起解决稳定性和早强等问题。
铝酸钠、硫酸镁、氯化钙、氟化盐和硅酸盐等是硫酸铝系无碱速凝剂常用的组分，如专利CN200610098296.0公开了一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，采用硫酸镁改善速凝剂对水泥的适用性，提高混凝土的早期强度，但是硫酸镁的引入很容易引起硫酸铝的结晶析出，对产品稳定性造成严重的影响。氢氟酸也是硫酸铝系无碱速凝剂的常见组分，虽然氢氟酸可以显著缩短凝结时间，提高产品的稳定性，但是早期强度非常低，水泥砂浆1d抗压强度经常小于3MPa，不能满足标准JC 477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的性能要求。
发明内容
为了解决现有无碱速凝剂早期强度较低等缺点，本发明提供了一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法。
纳米二氧化硅可以有效促进水泥水化，优化界面结构，从而提高水泥基复合材料的强度。但纳米二氧化硅也是一种增稠剂，如果直接加入到无碱速凝剂中，会大幅提高产品的粘度，导致产品凝固无法实际使用。此外纳米二氧化硅由于表面富含羟基，容易团聚，直接共聚改性接枝率非常低。
本发明所述的强型无碱无氯速凝剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、改性纳米二氧化硅、引发剂和水超声分散混匀，加热至60-80℃后反应5-8h得到混合溶液A；
步骤（2）将硫酸铝、醇胺、水和混合溶液A加热至60-80℃反应1-5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化机高速分散10分钟，即得高强型无碱无氯速凝剂。
本发明的进一步改进，步骤（1）中所述混合溶液A由以下组分按质量百分比组成：
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 10-15%
丙烯酸 1-5%
改性纳米二氧化硅 20-30%
引发剂 0.1-1%
水 余量
所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为2-5:1。
本发明的进一步改进，步骤（2）中所述混合溶液B由以下组分按质量百分比组成：
硫酸铝 40-60%
醇胺 2-12%
混合溶液A 6-12%
水 余量
步骤（2）中所述乳化机分散的线速度为20-30m/s，所述加热温度为50-80℃。
本发明的进一步改进，所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的一种。
在本发明中，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
（1）将2g真空干燥后的纳米二氧化硅加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，然后用超声仪分散1h，得到均匀分散的悬浮液；
（2）将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，分三批加入到步骤（1）的悬浮液中；
（3）将上述混合溶液转移至氮气保护下的烧瓶中，在80℃温度下搅拌反应24h，然后离心分离，乙醇洗涤5次，最后60℃下真空干燥得到改性纳米二氧化硅。
上述述高强型无碱无氯速凝剂用于喷射混凝土领域中，其掺量为水泥用量的6-10wt%。
本发明的有益效果：通过纳米二氧化硅聚合物对无碱速凝剂进行改性，可以提高水泥颗粒和聚合物直接的相容性和粘结强度，同时含有纳米二氧化硅的无碱速凝剂还可以填充水化产物C-S-H凝胶之间的结合空隙，改善水泥与骨料的界面微结构，从而提升产品的1d抗压强度。
具体实施方式
为了加深对本方法的理解，下面将结合实施例对本方法做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本方法，并不对本方法的保护范围构成限定。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。
首先制备改性纳米二氧化硅：
（1）将2g真空干燥后的纳米二氧化硅加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，然后用超声仪分散1h，得到均匀分散的悬浮液；
（2）将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，分三批加入到步骤（1）的悬浮液中；
（3）将上述混合溶液转移至氮气保护下的烧瓶中，在80℃温度下搅拌反应24h，然后离心分离，乙醇洗涤5次，最后60℃下真空干燥得到改性纳米二氧化硅。
实施例1
高强型无碱无氯速凝剂的制备，包括以下步骤：
（1）将10g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯酸、1g丙烯酸、20g纳米二氧化硅、0.92g过硫酸铵、0.08g亚硫酸氢钠和68.9g水混合，加热升温至80℃后反应8小时得到混合溶液A；
（2）将60g硫酸铝、12g二乙醇胺、12g混合溶液A和16g水加热至80℃反应5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化剂高速分散10分钟，分散的线速度为20m/s，即得高强型无碱无氯速凝剂。
实施例2
高强型无碱无氯速凝剂的制备，包括以下步骤：
（1）将12g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯酸、2g丙烯酸、20g纳米二氧化硅、0.92g过硫酸铵、0.08g亚硫酸氢钠和65g水混合，加热升温至60℃后反应5小时得到混合溶液A；
（2）将40g硫酸铝、2g二乙醇胺、6g混合溶液A和52g水加热至50℃反应1h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化剂高速分散10分钟，分散的线速度为30m/s，即得高强型无碱无氯速凝剂。
实施例3
高强型无碱无氯速凝剂的制备，包括以下步骤：
（1）将15g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯酸、5g丙烯酸、30g纳米二氧化硅、0.08g过硫酸铵、0.02g亚硫酸氢钠和49.9g水混合，加热升温至60℃后反应5小时得到混合溶液A；
（2）将50g硫酸铝、10g三乙醇胺、8g混合溶液A和32g水加热至50℃反应2h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化剂高速分散10分钟，分散的线速度为25m/s，即得高强型无碱无氯速凝剂。
实施例4
高强型无碱无氯速凝剂的制备，包括以下步骤：
（1）将14g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯酸、5g丙烯酸、25g纳米二氧化硅、0.08g过硫酸铵、0.02g亚硫酸氢钠和55.9g水混合，加热升温至70℃后反应7小时得到混合溶液A；
（2）将50g硫酸铝、10g二乙醇胺、8g混合溶液A和32g水加热至60℃反应3h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化剂高速分散10分钟，分散的线速度为20m/s，即得高强型无碱无氯速凝剂。
对比例1
将60g硫酸铝、12g二乙醇胺和28g水加热至80℃反应5h，得到无碱速凝剂。
对比例2
在对比例1的基础上加入2.4wt%的纳米二氧化硅制备无碱速凝剂。
对比例3
在对比例1的基础上加入2.4wt%的改性纳米二氧化硅制备无碱速凝剂。
测试实施例1至4和对比例1至3制得的无碱速凝剂的性能，结果见表1。
测试用材料、凝结时间和抗压强度的测试方法参照中国建材行业标准JC477-2005。所用水泥为江苏鹤林水泥有限公司生产的P.O 42.5水泥。
分层值：称取100ml无碱速凝剂到100ml量筒中，静置一周后，目测观察稳定性情况，量筒中出现的清液体积值为分层值。
粘度值：称取100ml无碱速凝剂，静置一周后，采用Brookfield博勒飞粘度计测试其粘度值。如果产品分层，搅拌均匀后再测其粘度。
表1 实施例和对比例性能测试结果
| 性能 实施例 | 掺量/wt% | 初凝时间/min：s | 终凝时间/min：s | 1d抗压强度/MPa | 28d抗压强度/MPa | 分层值/ml | 粘度值/cp |
| 实施例1 | 8 | 3:10 | 7:00 | 18 | 57 | 0 | 115 |
| 实施例2 | 8 | 3:30 | 7:13 | 17 | 53 | 1 | 120 |
| 实施例3 | 8 | 3:00 | 7:05 | 18 | 55 | 0 | 116 |
| 实施例4 | 8 | 3:05 | 8:00 | 16 | 51 | 0 | 127 |
| 对比例1 | 8 | 5:00 | 11:00 | 7.8 | 48 | 65 | 132 |
| 对比例2 | 3 | 4:30 | 11:30 | 14 | 56 | 0 | 凝固 |
| 对比例3 | 8 | 4:52 | 10:50 | 17 | 51 | 50 | 1603 |
由表1可见：仅采用醇胺和硫酸铝组合的无碱速凝剂性能不佳，不能满足JC477-2005标准的性能要求。引入纳米二氧化硅之后可以显著提高1d抗压强度，但是由于纳米二氧化硅具有增稠的效果，因此制备的无碱速凝剂放置一周后出现凝固现象，从量筒中无法倒出，无法满足实际喷射混凝土的现场需求。改性纳米二氧化硅虽然大幅降低了无碱速凝剂的粘度，但是仍然有1603cp的粘度值。本发明提供的通过纳米二氧化硅聚合物对无碱速凝剂进行改性，可以提高水泥颗粒和聚合物直接的相容性和粘结强度，同时含有纳米二氧化硅的无碱速凝剂还可以填充水化产物C-S-H凝胶之间的结合空隙，改善水泥与骨料的界面微结构，从而提升产品的1d抗压强度。
以上显示和描述了本方法的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本方法不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本方法的原理，在不脱离本方法精神和范围的前提下，本方法还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本方法范围内。本方法要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、改性纳米二氧化硅、引发剂和水超声分散混匀，加热至60-80℃后反应5-8h得到混合溶液A；
步骤（2）将硫酸铝、醇胺、水和混合溶液A加热至60-80℃反应1-5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化机高速分散10分钟，即得高强型无碱无氯速凝剂，步骤（1）中所述混合溶液A由以下组分按质量百分比组成：
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 10-15%
丙烯酸 1-5%
改性纳米二氧化硅 20-30%
引发剂 0.1-1%
水 余量
所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为2-5:1；
步骤（2）中所述混合溶液B由以下组分按质量百分比组成：
硫酸铝 40-60%
醇胺 2-12%
混合溶液A 6-12%
水 余量；
所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
（1）将2g真空干燥后的纳米二氧化硅加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，然后用超声仪分散1h，得到均匀分散的悬浮液；
（2）将4gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到40ml N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，分三批加入到步骤（1）的悬浮液中；
（3）将上述混合溶液转移至氮气保护下的烧瓶中，在80℃温度下搅拌反应24h，然后离心分离，乙醇洗涤5次，最后60℃下真空干燥得到改性纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的高强型无碱无氯速凝剂的制备方法，其特征在于所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺中的一种。
3.权利要求1或2所述的高强型无碱无氯速凝剂的制备方法，其特征在于，所述高强型无碱无氯速凝剂用于喷射混凝土领域中，其掺量为水泥用量的6-10wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811138388.6A CN109265064B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811138388.6A CN109265064B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109265064A CN109265064A (zh) | 2019-01-25 |
| CN109265064B true CN109265064B (zh) | 2021-04-20 |
Family
ID=65198742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811138388.6A Active CN109265064B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109265064B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110606695A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-24 | 江苏兆佳建材科技有限公司 | 一种改性聚羧酸减水剂及其制备方法 |
| CN110981266B (zh) * | 2019-11-27 | 2022-03-18 | 江苏苏博特新材料股份有限公司 | 一种无碱速凝剂专用防沉剂、其制备方法及应用 |
| CN111646728B (zh) * | 2020-07-01 | 2021-11-09 | 中建材中岩科技有限公司 | 快凝高强型无碱液体速凝剂 |
| CN112723787A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 山西佳维新材料股份有限公司 | 一种无氟液体速凝剂及其制备方法与应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102037023A (zh) * | 2008-05-21 | 2011-04-27 | 巴斯夫欧洲公司 | 接枝共聚物、其制备方法及其用途 |
| CN103664034A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-26 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种用于喷射混凝土的液体速凝剂、其制备方法和用途 |
| JP2014152055A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 液体急結剤、それを用いたセメント組成物および吹付け工法 |
| CN104386976A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-03-04 | 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 | 改性速凝剂和粘性易控制的复合速凝水泥浆液及其制备方法 |
| CN104762077A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-07-08 | 西南石油大学 | 耐高温抗盐的聚合物驱油剂 |
| CN106632917A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-10 | 卫辉市化工有限公司 | 一种硫铝酸盐水泥用聚合物降失水剂的制备方法 |
| CN108101403A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-01 | 科之杰新材料集团有限公司 | 一种环保型无碱液体速凝剂的制备方法 |
-
2018
- 2018-09-28 CN CN201811138388.6A patent/CN109265064B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102037023A (zh) * | 2008-05-21 | 2011-04-27 | 巴斯夫欧洲公司 | 接枝共聚物、其制备方法及其用途 |
| JP2014152055A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 液体急結剤、それを用いたセメント組成物および吹付け工法 |
| CN103664034A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-26 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种用于喷射混凝土的液体速凝剂、其制备方法和用途 |
| CN104386976A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-03-04 | 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 | 改性速凝剂和粘性易控制的复合速凝水泥浆液及其制备方法 |
| CN104762077A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-07-08 | 西南石油大学 | 耐高温抗盐的聚合物驱油剂 |
| CN106632917A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-10 | 卫辉市化工有限公司 | 一种硫铝酸盐水泥用聚合物降失水剂的制备方法 |
| CN108101403A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-01 | 科之杰新材料集团有限公司 | 一种环保型无碱液体速凝剂的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109265064A (zh) | 2019-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109265064B (zh) | 一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法 | |
| CN105293974B (zh) | 一种混凝土复合超早强剂及其使用方法 | |
| CN111807804B (zh) | 一种无砂石膏基自流平砂浆及其制备方法 | |
| CN108623741A (zh) | 一种形成互穿网络结构有机低碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN110627397B (zh) | 一种高强型无碱液体速凝剂、制备方法及其应用 | |
| CN111018392B (zh) | 一种常温合成无氟无碱速凝剂的方法 | |
| CN109369859B (zh) | 一种混凝土增粘型粘度调节剂及其制备方法 | |
| CN110395939B (zh) | 一种防水增强型无碱液体速凝剂及其制备方法 | |
| CN109180133B (zh) | 聚合物抗裂干粉抹灰砂浆和聚合物抗裂抹灰砂浆 | |
| CN111377649A (zh) | 一种低硫聚合铝型无碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN108821640B (zh) | 一种混凝土砂浆抗裂外加剂及其制备方法 | |
| CN108328977A (zh) | 一种混凝土修补材料 | |
| CN115215574B (zh) | 一种铝基混凝土微裂纹自修补材料、组合物及其制备方法与应用 | |
| CN107954627B (zh) | 一种复合型混凝土缓凝剂及其制备方法 | |
| CN110156398B (zh) | 一种高强度混凝土及其制备方法 | |
| CN113372083B (zh) | 一种基于氧化石墨烯基层状材料改性的自流平砂浆及其制备方法 | |
| CN111377655B (zh) | 一种共价键型无碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN111606625B (zh) | 一种c70高强度自密实混凝土配方及其制备方法 | |
| CN111377654B (zh) | 一种杂化型无碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN111003964B (zh) | 一种无碱液体速凝剂及生产工艺 | |
| WO2024082735A1 (zh) | 一种有机-无机复合增韧材料及其在混凝土中的应用 | |
| CN111943560A (zh) | 一种低回弹无碱液体速凝剂及其制备方法 | |
| CN114853433B (zh) | 一种氟石膏复合胶凝材料及其制备方法 | |
| CN112811849B (zh) | 一种水泥基材料用缓凝剂 | |
| CN109111152A (zh) | 一种水泥水化硬化添加剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |