CN112479624A - 一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂及其制备方法，所述液体速凝剂是由下述原料制成的：氢氧化钠17％～20％，氢氧化铝20％～25％，氢氧化锆1％～5％，镁铝水滑石5％～10％，硅酸钠2％～5％，质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液3％～10％，有机胺类1％～3％，其余为水。制备方法：将硅酸钠加入到水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；将氢氧化钠、氢氧化锆与聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水，升温后保温，加入氢氧化铝，搅拌，冷却，降温，加入镁铝水滑石搅拌，滴加硅酸钠水溶液；滴加结束后，加入有机胺类搅拌，冷却至室温即得。本发明的液体速凝剂掺量低，促凝效果好，回弹小、后期强度较高，水泥适应性好。

Description

一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂，具体是一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂。本发明还涉及所述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法。
背景技术
随着经济发展和技术进步，速凝剂的应用也越来越广泛，如矿山、隧道、堵漏、矿井巷道支护等工程。速凝剂的主要作用是使水泥水化硬化加快，保证混凝土在很短的时间内达到足够的强度，从而保证特殊施工的要求。速凝剂对混凝土的凝结速度有着重要的影响，是喷射混凝土施工法中不可缺少的添加剂，其效果直接影响到喷射混凝土的喷射质量。喷射混凝土的技术水平主要体现在速凝剂的研究与应用。
目前国内很多大型重点项目采用了湿喷工艺进行喷射混凝土施工，因此液体速凝剂的研究得到了较大关注。例如：CN106082750A公开了一种喷射混凝土用低回弹液体速凝剂及其制备方法，速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠20％～40％，氢氧化铝25％～40％，增效剂3％～10％，促凝剂0.5％～2％，黏度调节剂0.003％～0.02％，其余为水；增效剂为硅酸钠，促凝剂为醇胺类物质，黏度调节剂为重铬酸钾或者亚硝酸钠。CN106630725A公开了一种以铝酸盐为主要组分，并复合含有硅酸盐、硫酸盐、两性金属离子、多元醇以及醇胺的喷射混凝土用液体速凝剂。其制备方法为：首先由氢氧化铝与氢氧化钠溶液中制得铝酸钠溶液；然后首先将硅酸钠溶解到氢氧化钠溶液中，加入氧化锌、硫代硫酸钠和铬酸钾制得改性剂溶液；最后将两种溶液与多元醇、醇胺复合而成液体速凝剂。
CN103964730 A公开了一种导热油加热合成液体速凝剂的方法，该方法过程包括：在反应釜中先加入0.1％～0.5％的聚丙烯酸钠溶液，再将氢氧化钠：氢氧化铝按摩尔比1.0～1.6加入到反应釜中，采用导热油加热方式，在反应温度为120℃～140℃，搅拌速度为40～80转/分钟的条件下，反应1～3小时后，停止反应，冷却得到低碱高稳定性的液体速凝剂。CN105271877A提供了一种液体速凝剂及其制备方法，以硫酸铝为主要原料，所得液体速凝剂碱含量很低，速凝效果好，且稳定性高。所述制备方法为，由以下质量百分比组成的原料混合均匀得到液体速凝剂：硫酸铝45％-60％，醇胺5％-15％，增溶剂0.5％-5％，促凝剂0-5％，余量为水，所述增溶剂为磷酸和/或碳原子数不超过6的羟基羧酸，所述促凝剂为可溶于水的硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、氟化盐、碳酸盐、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物中的至少一种。
但目前所用到液体速凝剂在实际工程运用中有碱速凝剂大多都存在与水泥品种的适应性差、混凝土后期强度损失过大等问题。而无碱速凝剂则存在成本高、掺量大、容易产生沉淀、早期强度低、回弹差等问题。因此，要想在国内广泛推进喷射混凝土的湿喷施工工艺技术，其核心就是要研制出一种经济、适用性好、性能优越的液体速凝剂。因此，急需研制一种具有促凝效果好、后期强度高、分散均匀、价格适宜的新型液体速凝剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂，它掺量低，促凝效果好，回弹小、后期强度较高，水泥适应性好。
为此，本发明还要提供所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其技术方案在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％～20％，氢氧化铝20％～25％，氢氧化锆1％～5％，镁铝水滑石(MgAL-LDH)5％～10％，硅酸钠2％～5％，质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液3％～10％，有机胺类1％～3％，其余为水(余量为水)；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将硅酸钠加入到水中搅拌溶解，水的用量为硅酸钠用量(质量)的5～10倍，制得硅酸钠水溶液；②将质量百分比为17％～20％的氢氧化钠、氢氧化锆与聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水，升温至100℃后保温，加入一半氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的氢氧化铝，搅拌1～2小时，将所得物料冷却，降温至60～70℃，在物料中加入镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌10～20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5～1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类搅拌10～20分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将一定量的硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.1～0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5～9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃～80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是：所述的有机胺类为N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。上述聚丙烯酰胺水溶液中，所用聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量为300～2000万。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是：所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％，氢氧化铝20％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.65:1进行投料)，氢氧化锆1％，镁铝水滑石5％，硅酸钠2％，聚丙烯酰胺水溶液3％，有机胺类即N，N-二甲基乙醇胺1％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将20g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将170g氢氧化钠、10g氢氧化锆与质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液30g加入反应釜中，加入剩余的310g水，升温至100℃后保温，加入100g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的100g氢氧化铝，搅拌1小时，将所得物料冷却，降温至60℃，在物料中加入50g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌15分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入10g N，N-二甲基乙醇胺有机胺类搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以参见实施例2～5。
本发明的喷射混凝土用低碱液体速凝剂的常用掺量为3％—5％(以胶凝材料总重量计)。
本发明与现有技术相比具有以下特点：
(1)Al3+、Mg2+对水泥水化的加速凝结具有很好的促进作用，速凝剂中加入镁铝水滑石，镁铝水滑石是具有一定的碱性层状材料，其层板由镁氧八面体和铝氧八面体组成，得益于其优异的纳米尺寸效应及独特的层状结构，速凝剂具有良好的促凝效果；(2)锆是一种过渡金属，具有较强的络合能力，加入锆酸盐可改善喷射混凝土孔结构，促进水化反应发生，提高基体内结构致密度，更有利于后期强度的发展。(3)速凝剂中加入的聚丙烯酰胺，是一种有机高分子聚合物，在水泥刚同水混合时，水泥颗粒表面带正电荷，高分子物质所带阴离子，基团可与水泥颗粒相互吸引，在颗粒之间起链接架桥作用，加速水泥颗粒的凝聚，形成一种絮凝结构，阻止水泥粒子飞散形成粉尘。(4)该速凝剂掺量低、促凝效果好、后期强度高、回弹低、价格适宜。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％，氢氧化铝20％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.65:1进行投料)，氢氧化锆1％，镁铝水滑石5％，硅酸钠2％，聚丙烯酰胺水溶液3％，有机胺类即N，N-二甲基乙醇胺1％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000万；上述各组分的质量百分比之和为100％。
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)、硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将20g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将170g氢氧化钠、10g氢氧化锆与质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液30g加入反应釜中，加入剩余的310g水，升温至100℃后保温，加入100g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的100g氢氧化铝，搅拌1小时，将所得物料冷却，降温至60℃，在物料中加入50g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌15分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入10g N，N-二甲基乙醇胺有机胺类搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
实施例2：本发明所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠19％，氢氧化铝22％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.68:1进行投料)，氢氧化锆3％，镁铝水滑石7％，硅酸钠3％，聚丙烯酰胺水溶液4％，有机胺类即三乙烯四胺2％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为1000万；上述各组分的质量百分比之和为100％。
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.2摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将30g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将190g氢氧化钠、30g氢氧化锆与40g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的200g水，升温至100℃后保温，加入110g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的110g氢氧化铝，搅拌1小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入70g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即20g三乙烯四胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
实施例3：本发明所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠18％，氢氧化铝22％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.60:1进行投料)，氢氧化锆5％，镁铝水滑石6％，硅酸钠4％，聚丙烯酰胺水溶液5％，有机胺类即N，N-二甲基乙醇胺1.5％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为600万；上述各组分的质量百分比之和为100％。
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.1摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将40g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将180g氢氧化钠、50g氢氧化锆与50g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的185g水，升温至100℃后保温，加入110g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的110g氢氧化铝，搅拌2小时，将所得物料冷却，降温至60℃，在物料中加入60g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌10分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为40分钟；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即15gN，N-二甲基乙醇搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
实施例4：本发明所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠20％，氢氧化铝25％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.56:1进行投料)，氢氧化锆2％，镁铝水滑石8％，硅酸钠4％，聚丙烯酰胺水溶液10％，有机胺类即N-甲基二乙醇胺3％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为300万；上述各组分的质量百分比之和为100％。
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将40g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将200g氢氧化钠、20g氢氧化锆与100g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的80g水，升温至100℃后保温，加入125g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的125g氢氧化铝，搅拌1.5小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入80g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即30gN-甲基二乙醇胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
实施例5：本发明所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％，氢氧化铝21％(氢氧化钠加入量按照Na+/Al3+摩尔比为1.58:1进行投料)，氢氧化锆2％，镁铝水滑石10％，硅酸钠5％，聚丙烯酰胺水溶液10％，有机胺类即二乙烯三胺2％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为1000万；上述各组分的质量百分比之和为100％。
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.2摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶(四口烧瓶)中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将50g硅酸钠加入到250g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将170g氢氧化钠、20g氢氧化锆与100g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水130g，升温至100℃后保温，加入105g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的105g氢氧化铝，搅拌1.5小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入100g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即20g二乙烯三胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
上述各技术方案中的室温皆指的是20℃。
比较例1：将230g氢氧化钠加入反应釜中，加入500g水，升温至100℃后保温，加入130g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余130g氢氧化铝，搅拌1.5小时。冷却，降温至70℃，加入20g三乙醇胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得速凝剂。
应用实例1：进行速凝剂凝结时间和抗压强度试验。
按照GB/T 35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的要求进行水泥净浆凝结时间和水泥砂浆抗压强度的试验。其中，速凝剂的掺量根据水泥重量的百分比计算，掺入3％～5％。
水泥净浆凝结时间测定：水泥400g，水140g。
水泥砂浆抗压强度测定：水泥900g，标准砂1350g，水450g。
以上水包括速凝剂中的水，实验时用水量应扣除速凝剂中的水。试验结果如表1所示：
表1本发明的速凝剂的凝结时间和抗压强度试验结果
Figure BDA0002815134830000111
注：试验所用为基准水泥
由表1可见，本发明制备的速凝剂与比较例相比，明显掺量低、促凝效果好、后期强度较高。且符合GB/T 35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》标准要求。
应用实例2：进行速凝剂适应性试验，试验结果如表2所示。
表2本发明的速凝剂不同水泥凝结时间试验结果
Figure BDA0002815134830000112
Figure BDA0002815134830000121
由表2可见，本发明制备的速凝剂在不同水泥中均具有较好的促凝效果，产品适应性较好。
应用实例3：进行速凝剂回弹率试验。
回弹率试验方法依照JGJ/T372-2016《喷射混凝土应用技术规程》中附录G提及的方法执行。试验时本发明各实施例及比较例产品按3％～5％的掺量添加至混凝土中。试验结果如表3所示。
表3本发明的速凝剂回弹率测试结果
Figure BDA0002815134830000122
由表3可见，本发明制备的速凝剂与比较例相比，回弹率明显降低，具有较低回弹率。
以上实验结果表明本发明制备的的喷射混凝土用低碱液体速凝剂具有掺量低、促凝效果好、适应性好、后期强度较高的特点。
综上所述，本发明的喷射混凝土用低碱液体速凝剂掺量低，促凝效果好，回弹小、后期强度较高，水泥适应性好。

Claims (9)

1.一种喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％～20％，氢氧化铝20％～25％，氢氧化锆1％～5％，镁铝水滑石(MgAL-LDH)5％～10％，硅酸钠2％～5％，质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液3％～10％，有机胺类1％～3％，其余为水；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将硅酸钠加入到水中搅拌溶解，水的用量为硅酸钠用量的5～10倍，制得硅酸钠水溶液；②将质量百分比为17％～20％的氢氧化钠、氢氧化锆与聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水，升温至100℃后保温，加入一半氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的氢氧化铝，搅拌1～2小时，将所得物料冷却，降温至60～70℃，在物料中加入镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌10～20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5～1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类搅拌10～20分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.1～0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5～9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃～80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH。
2.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于上述的有机胺类为N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于上述聚丙烯酰胺水溶液中，所用聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量为300～2000万。
4.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％，氢氧化铝20％，氢氧化锆1％，镁铝水滑石5％，硅酸钠2％，聚丙烯酰胺水溶液3％，有机胺类即N，N-二甲基乙醇胺1％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将20g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将170g氢氧化钠、10g氢氧化锆与质量百分比浓度为千分之一的聚丙烯酰胺水溶液30g加入反应釜中，加入剩余的310g水，升温至100℃后保温，加入100g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的100g氢氧化铝，搅拌1小时，将所得物料冷却，降温至60℃，在物料中加入50g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌15分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入10g N，N-二甲基乙醇胺有机胺类搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
5.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠19％，氢氧化铝22％，氢氧化锆3％，镁铝水滑石7％，硅酸钠3％，聚丙烯酰胺水溶液4％，有机胺类即三乙烯四胺2％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为1000万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.2摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将30g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将190g氢氧化钠、30g氢氧化锆与40g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的200g水，升温至100℃后保温，加入110g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的110g氢氧化铝，搅拌1小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入70g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即20g三乙烯四胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
6.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠18％，氢氧化铝22％，氢氧化锆5％，镁铝水滑石6％，硅酸钠4％，聚丙烯酰胺水溶液5％，有机胺类即N，N-二甲基乙醇胺1.5％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为600万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.1摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于80℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将40g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将180g氢氧化钠、50g氢氧化锆与50g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的185g水，升温至100℃后保温，加入110g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的110g氢氧化铝，搅拌2小时，将所得物料冷却，降温至60℃，在物料中加入60g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌10分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为40分钟；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即15gN，N-二甲基乙醇搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
7.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠20％，氢氧化铝25％，氢氧化锆2％，镁铝水滑石8％，硅酸钠4％，聚丙烯酰胺水溶液10％，有机胺类即N-甲基二乙醇胺3％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为300万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.3摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为8.5；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将40g硅酸钠加入到200g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将200g氢氧化钠、20g氢氧化锆与100g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的80g水，升温至100℃后保温，加入125g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的125g氢氧化铝，搅拌1.5小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入80g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即30gN-甲基二乙醇胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
8.根据权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠17％，氢氧化铝21％，氢氧化锆2％，镁铝水滑石10％，硅酸钠5％，聚丙烯酰胺水溶液10％，有机胺类即二乙烯三胺2％，其余为水，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为1000万；上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述镁铝水滑石的制备方法包括如下工艺步骤：①将硝酸镁、硝酸铝一并溶于去离子水中配制成200mL混合盐溶液A，其中硝酸镁的浓度为0.2摩尔/升，硝酸铝的浓度为0.1摩尔/升；②将另取的氢氧化钠溶于去离子水中配制成浓度为1.7摩尔/升的碱溶液B 200mL；③另将无水碳酸钠溶于去离子水中配制成浓度为0.2摩尔/升的碳酸钠水溶液150mL，将此碳酸钠水溶液转入500mL四口瓶中，在室温及搅拌条件下将混合盐溶液A和碱溶液B同时以2毫升/分钟的滴加速度滴加到四口瓶中，滴加过程始终保持溶液的pH为9.0；当混合盐溶液A滴加完毕，将所得物料即浆液于75℃恒温水浴中晶化24小时，冷却至室温，所得产物用去离子水离心洗涤3次后，于60℃干燥24小时，得到碳酸根插层镁铝水滑石，记为MgAl-LDH；
上述喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将50g硅酸钠加入到250g水中搅拌溶解，制得硅酸钠水溶液；②将170g氢氧化钠、20g氢氧化锆与100g聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水130g，升温至100℃后保温，加入105g氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的105g氢氧化铝，搅拌1.5小时，将所得物料冷却，降温至70℃，在物料中加入100g镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类即20g二乙烯三胺搅拌10分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
9.一种权利要求1所述的喷射混凝土用低碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①配置硅酸钠水溶液：将硅酸钠加入到水中搅拌溶解，水的用量为硅酸钠用量的5～10倍，制得硅酸钠水溶液；②将质量百分比为17％～20％的氢氧化钠、氢氧化锆与聚丙烯酰胺水溶液加入反应釜中，加入剩余的水，升温至100℃后保温，加入一半氢氧化铝，待溶液变透明清澈后，加入剩余的氢氧化铝，搅拌1～2小时，将所得物料冷却，降温至60～70℃，在物料中加入镁铝水滑石(MgAL-LDH)搅拌10～20分钟后，开始滴加硅酸钠水溶液，滴加时间为0.5～1小时；③滴加结束后，在所得的产物中加入有机胺类搅拌10～20分钟，冷却至室温即制得喷射混凝土用低碱液体速凝剂。
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