CN115215580B - 一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 - Google Patents
一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115215580B CN115215580B CN202210941553.1A CN202210941553A CN115215580B CN 115215580 B CN115215580 B CN 115215580B CN 202210941553 A CN202210941553 A CN 202210941553A CN 115215580 B CN115215580 B CN 115215580B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanofiber
- alkali
- modified
- free accelerator
- stirring
- 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
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 82
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 44
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 39
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- -1 alcohol amine Chemical class 0.000 claims description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 12
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 12
- APEJMQOBVMLION-UHFFFAOYSA-N cinnamamide Chemical compound NC(=O)C=CC1=CC=CC=C1 APEJMQOBVMLION-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 11
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims description 11
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 8
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 claims description 8
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 claims description 8
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 claims description 8
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 claims description 8
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 7
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 claims description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical class OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920000805 Polyaspartic acid Polymers 0.000 claims description 5
- 108010064470 polyaspartate Proteins 0.000 claims description 5
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- SLINHMUFWFWBMU-UHFFFAOYSA-N Triisopropanolamine Chemical compound CC(O)CN(CC(C)O)CC(C)O SLINHMUFWFWBMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 claims description 4
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 claims description 4
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 claims description 4
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- VWQXLMJSFGLQIT-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyl bromide Chemical compound BrC(=O)C=C VWQXLMJSFGLQIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ARJOQCYCJMAIFR-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC(=O)C=C ARJOQCYCJMAIFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- CYMRPDYINXWJFU-UHFFFAOYSA-N 2-carbamoylbenzoic acid Chemical compound NC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O CYMRPDYINXWJFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SHDZTIZBSYDZSH-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoyl bromide Chemical compound CC(=C)C(Br)=O SHDZTIZBSYDZSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N acryloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C=C HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 claims description 3
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000003760 tallow Substances 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- VHRYZQNGTZXDNX-UHFFFAOYSA-N methacryloyl chloride Chemical compound CC(=C)C(Cl)=O VHRYZQNGTZXDNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000036571 hydration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 abstract description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002201 Oxidized cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 229940107304 oxidized cellulose Drugs 0.000 description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- XPULYJRIWWWQFM-UHFFFAOYSA-N CCO.NCCNCCN Chemical compound CCO.NCCNCCN XPULYJRIWWWQFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- HUFUZBQNAVESGX-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyl chloride;pyridine Chemical compound ClC(=O)C=C.C1=CC=NC=C1 HUFUZBQNAVESGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960001124 trientine Drugs 0.000 description 3
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H dialuminum;tricarbonate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229940118662 aluminum carbonate Drugs 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMGZBMRVDHKMKB-UHFFFAOYSA-L disodium;2-sulfobutanedioate Chemical compound [Na+].[Na+].OS(=O)(=O)C(C([O-])=O)CC([O-])=O JMGZBMRVDHKMKB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229920000591 gum Polymers 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
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
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/0048—Fibrous materials
- C04B20/006—Microfibres; Nanofibres
-
- 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
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法。这种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：（1）改性纳米纤维制备。（2）无碱速凝剂制备。本发明通过制备胺基改性的纳米纤维作为悬浮稳定剂得到一种具有高稳定性高早强结构的高性能无碱速凝剂，胺基改性的纳米纤维一方面可以通过空间搭接形成三维网络结构稳定整个悬浮体系，另外可以通过表面的胺基基团将铝相络合离子吸附固定在三维网络结构中，进一步提升悬浮体系稳定时间。此外这种纳米纤维网络结构可以在受力时快速取向降低体系粘度，也可以在静止时快速搭接帮助体系稳定，在较高浓度固相的条件下同时兼顾了良好的稳定性和工作性能。另外，该纳米纤维也可以在水化过程中分布在硬化体中，有效提升凝结和硬化作用，起到高早期强度发展和后期强度保持的作用，对于喷射混凝土的耐久性提升有很大的作用，该无碱速凝剂对于高性能喷射混凝土的制备具有较好的使用价值。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂材料领域，具体涉及一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法，产品可用于高性能喷射混凝土和喷射砂浆的施工。
背景技术
随着工程建设发展，喷射混凝土的强度、耐久性、施工质量等受到的重视程度不断提高，由于质量和施工安全的优势，湿喷工艺已逐渐发展成为隧道工程所采用的主流喷射施工工艺。而液体速凝剂作为湿喷工艺的重要原材料，也得到了长足的发展。以水玻璃及铝酸钠作为主要促凝组分的传统有碱速凝剂由于会对施工人员皮肤及呼吸道带来较强的刺激作用，并会对喷射混凝土造成后期强度损失以及碱集料反应等耐久性隐患等，因此正逐步被无碱液体速凝剂所取代。
目前无碱速凝剂中的主要促凝组分是铝相材料，其中又以硫酸铝为主，但硫酸铝的溶解度在20℃时仅为36.5g，难以满足液体无碱速凝的使用需求，因此目前常用含氟分子如氢氟酸或氟硅酸镁等对于铝离子进行络合以形成六氟合铝酸等易溶组分来增加无碱速凝剂中的铝相含量，以使无碱速凝剂满足现场使用需求。但含氟原料尤其是氢氟酸的使用对于无碱速凝剂在合成和使用的过程中带来了较大的人员健康风险，并且由于多氟络合物的形成，虽然加速水泥的凝结过程，但对于水泥前期水化过程造成较大影响，使喷射混凝土的早期强度发展缓慢，对于隧道衬砌支护结构的早期结构安全性等也带来了风险。因此在QCR 807-2020国铁集团技术标准《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》中也对于无碱速凝剂的氟离子含量进行了严格的限制。因此如何制备具有高浓度铝相的无氟无氯无碱液体速凝剂以全面提升喷射混凝土的力学和耐久性能是目前无碱速凝剂产品的开发热点。
由于硫酸铝的溶解性不足，因此悬浮型高铝相无氟无碱速凝剂逐渐被开发出来，这种无碱速凝剂安全环保、无腐蚀，可以使喷射混凝土的耐久性好、力学强度高、喷射回弹量降低，是未来的主要发展方向。专利CN110963736A公开了一种纳米凝胶聚合铝型液体无碱速凝剂利用碳酸铝自身的双水解效应实现聚合硫酸铝的形成，保持体系中的高铝离子浓度，并利用纳米水化硅酸钙凝胶能迅速促进硅酸三钙水化，无害地提高水泥早期强度。专利CN111018392B公开了一种常温合成无氟无碱速凝剂的方法，通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷和磺基琥珀酸二钠混合作为分散剂，通过丙烯酸聚合物作为稳定促凝剂制备了无氟无碱速凝剂，具有较好的效果。
专利CN109761532A公开了一种低回弹高早强无碱速凝剂，通过使用滑石粉或蒙脱石粉作为悬浮剂稳定制备了悬浮型无碱速凝剂，早期强度较高。专利CN114409306A公开了一种无氟型高早强液体无碱速凝剂，通过使用阴离子聚合物作为络合激发剂，使用海泡石、硅酸镁铝。膨润土等作为稳定悬浮剂制备了无碱速凝剂，具有掺量低、强度高的特点。
由于悬浮体系为热力学不稳定体系，现有技术制备出的悬浮型无氟无碱速凝剂的稳定性通常难以保持较长时间，比较容易出现分层、析晶或是凝胶的问题，且悬浮型无氟无碱速凝剂通常伴随着成本增加、粘度过大、效果不稳定的问题，大规模的应用尚有困难。因此研究出稳定性和流变性能更佳，同时能够保持喷射混凝土具有高早期强度，同时具有高后期强度和高耐久性的无氟无碱液体速凝剂，对于整个行业具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法。
本发明所述的一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂是由以下组分按质量比制备：
硫酸铝 50%-65%，
拟薄水铝石 5-15%，
醇胺 3%-8%，
改性纳米纤维 0.5-2.5%，
有机酸 0.5-1%，
稳定剂 0.1-0.5%，
流变调节剂 0.05%-0.1%，
水 其余；
各组分质量百分比之和为100%。
所述改性纳米纤维为使用多胺类试剂对纳米纤维进行表面改性得到的；所述改性纳米纤维的直径在30nm-150nm的范围内，长径比在3-30范围内。
该无碱速凝剂中所述纳米纤维为纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤丝、细菌纤维素、静电纺丝纤维素纳米纤丝、聚酰胺纳米纤维、聚乳酸纳米纤维、聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维、纳米玻璃纤维中的至少一种；所述多胺类试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺中的至少一种。
该无碱速凝剂中所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种；所述有机酸为草酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、水杨酸、乳酸、聚天冬氨酸、乙二胺四乙酸中的至少一种。
该无碱速凝剂中所述稳定剂为聚丙烯酰胺、肉桂酰胺、聚羧酸、二(氢化牛脂基)邻苯二甲酸酰胺、改性丙烯酸聚合物中的至少一种；所述流变调节剂为黄原胶、瓜尔胶、温轮胶、聚乙二醇、纤维素醚中的至少一种。
该改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂的制备方法具体包括以下步骤：
（1）改性纳米纤维的制备：将纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，将氧化后的纳米纤维放入溶有丙烯酰化试剂的溶液中反应，将丙烯酰化纳米纤维放入溶有多胺类试剂的溶液中反应，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维。
（2）无碱速凝剂制备：将改性纳米纤维、有机酸和流变调节剂加入到水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将50%质量的硫酸铝、拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余50%硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将醇胺与稳定剂加入体系中保持高速搅拌1h，再进一步将反应液低速搅拌1.5-3h后即可得到所述改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
该制备方法步骤（1）改性纤维制备中丙烯酰化试剂为丙烯酰氯、丙烯酰溴、丙烯酸酐、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酰溴、甲基丙烯酸酐中的至少一种，丙烯酰化试剂浓度为5-30%；反应溶剂为吡啶、N, N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；多胺类试剂浓度为10-20%，反应溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇、乙腈、四氢呋喃中的至少一种。
该制备方法步骤（2）无碱速凝剂制备中高速搅拌线速度在10m/s以上，低速搅拌线速度在0.5-2m/s之间。
本发明一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法的积极效果是：
与现有的无碱速凝剂相比较，本发明中所制备的无氟无碱液体速凝剂具有较好的稳定性、较低的粘度，并且可以使喷射混凝土具有较高的早期强度和较高的后期强度保持率，可有效保证喷射混凝土的耐久性能。首先通过具有络合能力的有机酸作为络合增溶剂对于铝相离子进行增容作用，在使用表面被多胺基改性的纳米纤维作为悬浮稳定剂，一方面通过纳米纤维之间的相互搭接形成三维纳米网络结构，相比较层状黏土的悬浮体系更加稳定，同时纤维表面的胺基可以与络合形成的铝相离子相互反应，将铝相离子固定在纳米纤维形成的网格中，可以有效防止因为超量溶解和悬浮引起的沉降和析晶作用，使无碱速凝剂具有较强的稳定性。
同时纳米纤维在受力时可以发生取向趋同转变，可以有效降低速凝剂剪切粘度，在不受力时可以快速相互搭接形成网络稳定结构，保证速凝剂静置稳定性，这使本发明的无碱速凝剂具有较好的工作使用性能。同时对于使用本发明无碱速凝剂的喷射混凝土，胺基改性纳米纤维一方面可以有效促进水泥颗粒水化，起到促凝早强的作用，另一方面在混凝土中分布的纳米纤维可以起到增韧抗裂的作用，有效提升喷射混凝土的韧性和耐久性能。
可以看出本发明提供的一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂作用机理清晰、生产工艺简单、性能优秀，适用于大规模生产，对于高性能喷射混凝土的制备具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例1：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维A：将25g纤维素纳米晶体清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的纤维素纳米晶体放入20%浓度的丙烯酰氯吡啶溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的二乙烯三胺乙醇溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维A；
（2）无碱速凝剂制备：将12g改性纳米纤维A、6g草酸和0.6g黄原胶加入到319.4g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将260g硫酸铝、100g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余260g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将40g二乙醇胺与2g聚丙烯酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例2：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维B：将25g细菌纤维素清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的细菌纤维素放入20%浓度的丙烯酰溴的N, N-二甲基甲酰胺溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的三乙烯四胺的丙酮溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维B；
（2）无碱速凝剂制备：将6g改性纳米纤维B、6g苹果酸和0.8g温轮胶加入到325.7g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将250g硫酸铝、130g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余250g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将30g三乙醇胺与1.5g聚羧酸加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例3：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维C：将25g聚乳酸纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的聚乳酸纳米纤维放入20%浓度的甲基丙烯酸酐的二甲基亚砜溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的四乙烯五胺的乙腈溶液中反应2h，反应后过滤清洗可得到改性纳米纤维C：
（2）无碱速凝剂制备：将15g改性纳米纤维C、8g酒石酸和0.6g瓜尔胶加入到259.4g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将275g硫酸铝、120g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余275g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将45g三异丙醇胺与2g肉桂酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例4：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维D：将25g聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维放入20%浓度的丙烯酸酐的二甲基亚砜溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的乙二胺的四氢呋喃溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维D；
（2）无碱速凝剂制备：将20g改性纳米纤维D、9g乳酸和0.7g纤维素醚加入到287.3g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将275g硫酸铝、80g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余275g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将50g三异丙醇胺与3g二(氢化牛脂基)邻苯二甲酸酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例5：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维E：将25g纳米玻璃纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的纳米玻璃纤维放入20%浓度的丙烯酰氯的N, N-二甲基甲酰胺溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的多乙烯多胺丙酮溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维E；
（2）无碱速凝剂制备：将23g改性纳米纤维E、10g聚天冬氨酸和0.9g黄原胶加入到242.6g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将300g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余300g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将70g二乙醇胺与3.5g改性丙烯酸聚合物加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例6：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维F：将25g纤维素纳米纤丝清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的纤维素纳米纤丝放入20%浓度的甲基丙烯酰溴的吡啶溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的二乙烯三胺的乙醇溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维F；
（2）无碱速凝剂制备：将18g改性纳米纤维F、7g草酸和1g聚乙二醇2000加入到286.5g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将290g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余290g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将55g三乙醇胺与2.5g肉桂酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例7：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维G：将25g聚酰胺纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的聚酰胺纳米纤维放入20%浓度的丙烯酰溴的二甲基亚砜溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的四乙烯五胺的四氢呋喃溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维G；
（2）无碱速凝剂制备：将10g改性纳米纤维G、8g柠檬酸和0.5g温轮胶加入到319.4g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将260g硫酸铝、100g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余260g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将65g三乙醇胺与4.5g聚羧酸加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
实施例8：一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其制备过程如下
（1）制备改性纳米纤维H：将25g聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维放入20%浓度的丙烯酸酐的N, N-二甲基甲酰胺溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的三乙烯四胺的异丙醇溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维H；
（2）无碱速凝剂制备：将15g改性纳米纤维H、7g草酸和0.7g瓜尔胶加入到289.3g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将240g硫酸铝、150g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余240g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将55g二乙醇胺与3g聚丙烯酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
对比例1：常规稳定剂无碱速凝剂
将18g海泡石、7g草酸和1g聚乙二醇2000加入到286.5g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将290g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余290g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将55g三乙醇胺与2.5g肉桂酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到常规稳定剂无碱速凝剂。
对比例2：未改性纳米纤维稳定无碱速凝剂
将18g未改性纤维素纳米纤丝、7g草酸和1g聚乙二醇2000加入到286.5g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将290g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余290g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将55g三乙醇胺与2.5g肉桂酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到未改性纳米纤维稳定无碱速凝剂。
对比例3：改性纳米纤维稳定无碱速凝剂
（1）制备改性纳米纤维E：同上；
（2）无碱速凝剂制备：将40g改性纳米纤维E、10g聚天冬氨酸和0.9g黄原胶加入到225.6g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将300g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余300g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将70g二乙醇胺与3.5g改性丙烯酸聚合物加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定无碱速凝剂。
对比例4：改性纳米纤维稳定无碱速凝剂
（1）制备改性纳米纤维E：同上；
（2）无碱速凝剂制备：将2g改性纳米纤维E、10g聚天冬氨酸和0.9g黄原胶加入到263.6g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将300g硫酸铝、50g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余300g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将70g二乙醇胺与3.5g改性丙烯酸聚合物加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定无碱速凝剂。
对比例5：改性纳米纤维稳定无碱速凝剂
（1）制备改性纳米纤维I：将25g直径为400-600nm，长径比为50-80的纤维素纳米晶体清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的纤维素纳米晶体放入20%浓度的丙烯酰氯吡啶溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的二乙烯三胺乙醇溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维I；
（2）无碱速凝剂制备：将12g改性纳米纤维I、6g草酸和0.6g黄原胶加入到319.4g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将260g硫酸铝、100g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余260g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将40g二乙醇胺与2g聚丙烯酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定无碱速凝剂。
对比例6：改性纳米纤维稳定无碱速凝剂
（1）制备改性纳米纤维J：将25g直径为10-20nm，长径比为20-60的纤维素纳米晶体清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，氧化后的纤维素纳米晶体放入20%浓度的丙烯酰氯吡啶溶液中反应3h，再将中间产物放入15%的二乙烯三胺乙醇溶液中反应2h，反应后过滤清洗便可得到改性纳米纤维I；
（2）无碱速凝剂制备：将12g改性纳米纤维J、6g草酸和0.6g黄原胶加入到319.4g水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将260g硫酸铝、100g拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余260g硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，最后将40g二乙醇胺与2g聚丙烯酰胺加入体系中保持高速搅拌1h，高速搅拌后的反应液再低速搅拌1.5-3h，即可得到改性纳米纤维稳定无碱速凝剂。
效果说明：
使用本发明中实施例1-8中制备的改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂与对比例1-6制备的无碱速凝剂按照GB/T 35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》和QCR 807-2020《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》进行性能测试。
其中速凝剂粘度及屈服应力通过流变仪测试得到
首先，将无碱速凝剂的物化性能整理如表1所示：
表1 无碱速凝剂物化性能测试结果。
从表1中的数据可以看出，所制备的速凝剂均满足无氟无碱的要求，pH值也比较均一，均呈现一定的酸性，这是由于其中的高含量的硫酸铝在水中水解导致的。从屈服应力和塑性粘度可以看出，实施例1-8的屈服应力均保持在一定的范围内，塑性粘度也在300-450cps范围，虽相比较有碱速凝剂和含氟无碱速凝剂较大，但可以满足喷射混凝土的施工使用要求，而对比例1使用海泡石则会导致高固含情况下的屈服应力和粘度过高，难以使用，对比例2使用未改性纳米纤维则会使屈服应力降低，对比例3-4和对比例5-6分别使用范围外质量和尺寸的改性纳米纤维同样会对屈服应力和粘度造成相应的影响。
从稳定性数据可以看出，实施例1-8制备的无碱速凝剂可以在常温条件下保持90d以上的稳定性，期间不会出现分层、析晶、凝胶等现象，保证在此期间的无碱速凝剂的质量稳定。而对比例1使用海泡石稳定则会导致一方面在14d便会出现5ml左右的上清液，另一方面由于粘度较大会导致下部悬浮液在静置过程中产生凝胶现象。对比例2由于使用了未改性的纳米纤维，难以将铝相物质锁定在纤维构成的三维网络结构中，因此10d便会出现明显的分层现象。而对比例3-4由于分别使用了过多和过少的改性纳米纤维，因此分别会导致速凝剂在储存过程中出现凝胶和分层的现场，导致速凝剂体系稳定性下降。对比例5-6由于分别使用了尺寸过大或过小的改性纳米纤维作为稳定剂，导致了三维网络结构过于疏松或紧密，也降低了体系的稳定性。因此可以看出合适尺寸及用量的改性纳米纤维是本发明中无碱速凝剂稳定的关键所在。
使用水泥净浆及砂浆对于实施例及对比例的无碱速凝剂进行凝结时间及强度测试得到的试验结果如表2所示，试验所用水泥为基准水泥，无碱速凝剂掺量为水泥用量的7%。
表2 无碱速凝剂净浆砂浆测试结果。
从表2中的数据可以看出，所合成的无碱速凝剂在凝结时间上均符合相关标准要求，可以保证喷射混凝土的快速凝结施工。从砂浆强度可以看出，实施例1-8在早期强度优势较大，6h强度可以达到1.2MPa以上，1d强度可以达到18MPa以上，而后期强度保持也较好，28d抗压强度比可以到达100%以上，90d抗压强度保留率也可以达到105%以上，这是一方面是由于其中含有改性纳米纤维，另一方面是由于同时保持了较高铝相离子浓度和较好的使用性能，使水泥胶凝材料在水化过程中具有良好的早期强度形成和强度发展性能，对于高性能喷射混凝土的制备具有重要的意义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其特征在于，由以下组分按质量比制备：
硫酸铝 50%-65%，
拟薄水铝石 5-15%，
醇胺 3%-8%，
改性纳米纤维 0.5-2.5%，
有机酸 0.5-1%，
稳定剂 0.1-0.5%，
流变调节剂 0.05%-0.1%，
水 其余；
各组分质量百分比之和为100%；
所述改性纳米纤维为多胺表面改性纳米纤维，具体制备步骤为将纳米纤维清洗干燥后在臭氧氧化机中氧化15min，将氧化后的纳米纤维放入溶有丙烯酰化试剂的溶液中反应3h，再将丙烯酰化纳米纤维放入溶有多胺类试剂的溶液中反应2h，反应后过滤清洗即可得到改性纳米纤维；所述纳米纤维为纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤丝、细菌纤维素、静电纺丝纤维素纳米纤丝、聚酰胺纳米纤维、聚乳酸纳米纤维、聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维、纳米玻璃纤维中的至少一种，所述改性纳米纤维直径在30nm-150nm范围内，长径比在3-30范围内；所述多胺类试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺中的至少一种，浓度为10-20%，溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇、乙腈、四氢呋喃中的至少一种；所述丙烯酰化试剂为丙烯酰氯、丙烯酰溴、丙烯酸酐、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酰溴、甲基丙烯酸酐中的至少一种，浓度为5-30%，溶剂为吡啶、N, N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
2.根据权利要求1中所述的一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其特征在于所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种；所述有机酸为草酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、水杨酸、乳酸、聚天冬氨酸、乙二胺四乙酸中的至少一种。
3.根据权利要求1中所述的一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂，其特征在于所述稳定剂为聚丙烯酰胺、肉桂酰胺、聚羧酸、二(氢化牛脂基)邻苯二甲酸酰胺、改性丙烯酸聚合物中的至少一种；所述流变调节剂为黄原胶、瓜尔胶、温轮胶、聚乙二醇2000、纤维素醚中的至少一种。
4.根据权利要求1中所述的一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将改性纳米纤维、有机酸和流变调节剂加入到水中，高速搅拌5min形成均匀悬浮液；将50%质量的硫酸铝、拟薄水铝石缓慢加入到悬浮液中高速搅拌0.5h，再将剩余50%硫酸铝边搅拌边缓慢加入到悬浮液中保持高速搅拌1.5h，再将醇胺与稳定剂加入体系中保持高速搅拌1h，反应液再低速搅拌1.5-3h后即可得到所述改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：高速搅拌线速度在10m/s以上，低速搅拌线速度在0.5-2m/s之间。
6.根据权利要求1中所述一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂作为喷射混凝土、喷射砂浆速凝剂的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210941553.1A CN115215580B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210941553.1A CN115215580B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115215580A CN115215580A (zh) | 2022-10-21 |
| CN115215580B true CN115215580B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=83615286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210941553.1A Active CN115215580B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115215580B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4223494A1 (de) * | 1992-07-17 | 1994-01-20 | Heidelberger Zement Ag | Schnellerhärtendes, hydraulisches Bindemittel |
| CN110835377A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-25 | 浙江科技学院 | 一种新型疏水改性纳米纤维素及其制备方法和应用 |
| CN112794674A (zh) * | 2019-11-14 | 2021-05-14 | 江苏博思通新材料有限公司 | 一种混凝土低回弹无碱液体速凝剂及制备方法 |
| CN113123159A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 陕西科技大学 | 一种纤维素纳米纤丝悬浮液及其制备方法 |
| CN113603384A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-05 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 一种超早强型无氟无碱液体速凝剂及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-08 CN CN202210941553.1A patent/CN115215580B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4223494A1 (de) * | 1992-07-17 | 1994-01-20 | Heidelberger Zement Ag | Schnellerhärtendes, hydraulisches Bindemittel |
| CN110835377A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-25 | 浙江科技学院 | 一种新型疏水改性纳米纤维素及其制备方法和应用 |
| CN112794674A (zh) * | 2019-11-14 | 2021-05-14 | 江苏博思通新材料有限公司 | 一种混凝土低回弹无碱液体速凝剂及制备方法 |
| CN113123159A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 陕西科技大学 | 一种纤维素纳米纤丝悬浮液及其制备方法 |
| CN113603384A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-05 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 一种超早强型无氟无碱液体速凝剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115215580A (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104973817B (zh) | 一种适用于与聚羧酸减水剂配伍使用的混凝土粘度调节剂及其制备方法 | |
| CN112745056B (zh) | 一种悬浮型无碱液体速凝剂及其制备方法 | |
| CN110078406B (zh) | 一种液体无碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN111333362A (zh) | 一种低掺量高早强型无碱液体速凝剂及其制备方法 | |
| CN101489958A (zh) | 具有高活性物质含量的稳定的喷射混凝土促凝剂分散体 | |
| CN1069251A (zh) | 轻质混凝土 | |
| CN102659340B (zh) | 一种用于砂浆的聚丙烯酰胺改性膨润土及其制备方法 | |
| CN107129177A (zh) | 一种抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和在混凝土中的应用 | |
| CN112209651A (zh) | 一种混凝土速凝剂及其制备方法 | |
| CN105671627A (zh) | 一种利用工业副产物氯化钙制备高纯二水石膏晶须的方法 | |
| CN115215580B (zh) | 一种改性纳米纤维稳定高早强无碱速凝剂及其制备方法 | |
| CN114606008B (zh) | 一种土壤改性剂 | |
| CN114409340B (zh) | 一种土壤固化剂及其制备方法 | |
| CN115466075A (zh) | 一种无碱无氟液体速凝剂的制备方法及其应用 | |
| CN111454013A (zh) | 一种液体无碱速凝剂用稳定剂及其制备方法 | |
| CN107417155B (zh) | 一种无碱无氯液体速凝剂及其制备方法与应用 | |
| CN116462441B (zh) | 一种早强型无氟无碱液体速凝剂及其制备方法 | |
| CN111908820B (zh) | 一种包含磺化纤维的微纳米材料提高混凝土强度和韧性的方法 | |
| CN115477495B (zh) | 一种抹灰砂浆增塑剂及其制备方法 | |
| CN108947458B (zh) | 一种高韧性灌注砂浆及其制备方法 | |
| JPS585861B2 (ja) | キカイテキキヨウドノ スグレタスイコウセイムキブツシツノ セイゾウホウホウ | |
| CN1073670A (zh) | 沥青混凝土路面的防变形材料及其制造方法 | |
| CN111302701A (zh) | 一种加快水化速率的水泥增强剂 | |
| CN113816634A (zh) | 湿法磷酸工业副产物无害化资源化再生利用的方法 | |
| CN116332555B (zh) | 喷射混凝土超早强低回弹外加剂及其制备方法和混凝土 |
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 |