所述湿喷混凝土的液体速凝剂的制备方法及专利说明

喷射混凝土用免加热无碱液体促进剂及其制备方法

【摘要】一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂及其制备方法，该液体速凝剂由以下组分和原料按质量百分比制成：硫酸铝30%～55%；氢氧化铝3%～10%；氢氟酸10%～18%；镁盐8%～25%；醇胺1%～8%；稳定剂0.5%～4%；水10%～33%。其特征在于，包括如下工艺步骤：取氢氧化铝，置于反应釜中，向反应釜中加入水，将氢氧化铝搅拌成糊状，然后缓慢加入氢氟酸，待反应结束。温度达到50～55℃，分批加入硫酸铝继续搅拌；加入氢氟酸后，加入剩余的硫酸铝，加入剩余的水，得到反应液；向反应溶液中加入镁盐，然后加入醇胺和烷醇胺。使溶液成为均匀混合的液体的稳定剂。本发明的速凝剂对水泥适应性强，使用时无需加热，能耗低，性能好。

[专利描述] 喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂及其制备方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种混凝土外加剂，具体涉及一种用于湿喷技术混凝土的无碱液体速凝剂，属于建筑材料[技术领域]，尤其是一种用于喷射混凝土的免加热无碱液体速凝剂混凝剂，特别是隧道、巷道湿喷混凝土中的无碱液体速凝剂。本发明还涉及一种液体促进剂的制备方法。

【背景技术】

速凝剂是一种使水泥快速凝固硬化的外加剂，主要用于喷射混凝土施工。在隧道、地下矿山等工程的建设中；喷射混凝土施工具有普通混凝土无法比拟的优势，已成为此类工程的必要措施。速凝剂的作用是加速喷射混凝土的凝结硬化，提高其早期强度，为快速施工奠定基础。

近年来湿喷技术的发展扩大了喷射混凝土的应用范围。用于湿喷混凝土的液体促进剂包括碱促进剂和无碱促进剂。从它们的应用来看，存在以下问题：碱含量高、28d（28天）强度比降低、稳定期短、生产过程中能耗高。

一般而言，碱含量低于1%的速凝剂称为无碱速凝剂，现有技术中碱速凝剂的碱含量一般在18%以上；药剂碱含量多在6%以上；而一些无碱促进剂在配方中引入了钠/钾离子，实际碱含量往往高于1%；在混凝土中加入高碱含量促进剂会影响混凝土后期强度，降低28d强度比，直接影响混凝土结构的耐久性，不利于工程质量的控制。

使用铝盐速凝剂由于水解和溶解问题，存在不同程度的储存期的沉降、结晶问题，使有效浓度降低，影响速凝剂的使用效果。在现有的生产工艺中，碱或无碱促凝剂的生产过程中都需要不同程度的加热，对设备和能耗的要求很高，并且可能面临环境问题，影响部分地区的生产。

发明人检索到以下专利文献： CN102219425A公开了一种无碱液体速凝剂及其制备方法，所述无碱液体速凝剂，采用硫酸铝为主要速凝组分，由铝与氟组成硫酸铝溶液以铝的形式加入聚合，达到最大程度引入铝离子的目的，减少其他离子的引入，保证速凝效果；无碱液体速凝剂的成分及质量百分比为：硫酸铝：30? 55%，氢氧化铝：5~15%，氢氟酸：10~30%，水玻璃：0. 5~5%，稳定剂：0~0. 2%，其余为水。CN102249592A公开了一种无碱无氯的高早强液体促进剂及其制备方法。无碱无氯高早强液体促进剂是由硫酸铝、碱土金属盐、氢氧化铝、羟基羧酸、有机胺类化合物和稳定剂的合成，其特点是使用有机胺类化合物，多羟基有机化合物与无机盐发生络合反应，通过调整原料配比来调整产品的分子结构，提高产品的性能。CN102219426A公开了一种低碱液体促进剂及其制备方法。低碱液体速凝剂用硫酸铝溶液和铝酸钠溶液中和生成氢氧化铝溶胶，然后在原溶液体系中用硫酸铝与氢氧化铝溶胶聚合形成聚合硫酸铝， -固化剂形成。药剂溶液铝离子含量高，液体稳定性好；低碱液体促进剂由硫酸铝、铝酸钠和稳定剂组成；各组分的质量百分比为：硫酸铝40-60%，铝酸钠6~12%，稳定剂0?0.2%，其余为水。药剂溶液铝离子含量高，液体稳定性好；低碱液体促进剂由硫酸铝、铝酸钠和稳定剂组成；各组分的质量百分比为：硫酸铝40-60%，铝酸钠6~12%，稳定剂0?0.2%，其余为水。药剂溶液铝离子含量高，液体稳定性好；低碱液体促进剂由硫酸铝、铝酸钠和稳定剂组成；各组分的质量百分比为：硫酸铝40-60%，铝酸钠6~12%，稳定剂0?0.2%，其余为水。

以上这些技术对于如何使液体速凝剂和水泥具有更强的适应性，在使用过程中不需要加热，性能良好，不提供具体的指导方案。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种免加热无碱液体速凝剂喷射混凝土，该液体速凝剂与水泥有较强的适应性，使用中无需加热工艺、能耗低、性能好。

为此，本发明还提供了所述喷射混凝土用免加热无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：

一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂，其技术方案是由下列组分和质量百分比的原料制成：硫酸铝30%~55%；氢氧化铝 3%～10%；氢氟酸10%～18%；镁盐8%?25%；醇胺1%?8%；稳定剂0. 5%?4%; 水 10%～33%，以上各组分的质量百分比总和为100%；所述的镁盐为工业氟硅酸镁、硫酸镁、硅酸镁中的一种；所述的稳定剂为温辊胶、非离子聚丙烯酰胺和EDTA之一。

上述技术方案中氟硅酸镁与碱的反应，所述硫酸铝中氧化铝的含量可以为16%~17%，可采用工业含铁或无铁硫酸铝，为提高溶解速度，需粉碎至1mm以下，这样，硫酸铝是粉碎至(直径)1mm以下的粒子。上述氢氧化铝可以是工业级无定形氢氧化铝。上述氢氟酸可以是工业级氢氟酸溶液，要求HF含量>40%。上述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种。

本发明的喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂可以由优选以下组分和质量百分比的原料制成：硫酸铝34％；氢氧化铝 9%；氢氟酸 17%；镁盐 21%；烷醇胺6. 5%；稳定剂 2%；水 10. 5%；硫酸铝为含铁硫酸铝，硫酸铝中氧化铝含量为16%，镁盐为工业氟硅酸镁，醇胺为三乙醇胺，稳定剂为温轮胶（见实施例< @1)。

本发明的喷射混凝土还可以用免加热无碱液体速凝剂优选以下组分和质量百分比的原料制成：硫酸铝46%；氢氧化铝 5%；氢氟酸 11% 12% 镁盐；3% 醇胺；3% 稳定剂；20% 水；所述的硫酸铝为无铁硫酸铝，镁盐为硅酸镁，醇胺为二乙醇胺，稳定剂为EDTA（见实施例3).

所述的喷射混凝土免加热无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下工艺步骤：1.按上述质量百分比称取氢氧化铝，置于反应釜中，在反应釜5中加水总量的%~10%，将氢氧化铝搅拌成糊状，然后慢慢加入氢氟酸，加入过程中不断搅拌，（因为）反应是放热反应，等到温度达到50~55℃加入硫酸铝分批继续搅拌；2、加入氢氟酸后，加入剩余的硫酸铝并补足剩余的水，继续搅拌使硫酸铝充分溶解，并在整个过程中保持保温状态，得到反应液；3.

技术方案中，分批加入硫酸铝，步骤1中硫酸铝的最佳加入量为总质量的30%～55%。步骤(2)中所述的整个过程保持保温状态的温度优选为51～53℃。

本发明无碱液体速凝剂的使用方法可以按照常规无碱液体速凝剂的使用方法，即本发明的无碱液体速凝剂。本发明在喷雾器的喷嘴处加入到喷射混凝土搅拌中。其中，用量为水泥用量的3%～9%，优选4%～8%。

本发明液体速凝剂可用于喷射混凝土湿喷技术，属于无氯无碱液体速凝剂，使用过程中无需加热，稳定期长，用量为6%，可满足JC477-2005《喷射混凝土用促进剂》一等品要求，是一种性能优良的液体无碱速凝剂。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明制备的液体速凝剂与各地标杆水泥和工程水泥的凝结时间和强度差异不大。普通硅酸盐水泥4%～6%的含量可以满足JC477-2005《喷射混凝土用促进剂》一等品的要求；中、低热硅酸盐水泥的含量7%～9%可以满足一等品的要求。

需要说明的是，CN102219425A公开了一种无碱液体速凝剂及其制备方法，其中以水玻璃(添加量0.5%~5%)作为络合剂，碱的含量可以为高达2. 5%，这不是严格意义上的无碱促进剂。CN102249592A公开了一种无碱无氯的高早强液体速凝剂及其制备方法，其中羟基羧酸的含量为3%-10%，羟基和羧基对水泥混凝土有缓凝作用，这将影响水泥混凝土的早期阶段。强度反过来影响它的使用效果。CN102219426A公开了一种低碱液体促进剂及其制备方法。用硫酸铝溶液和铝酸钠溶液中和生成氢氧化铝溶胶，再用硫酸铝与氢氧化铝溶胶在原溶液体系中聚合形成聚合硫酸铝，将铝酸钠缓慢滴加到硫酸铝溶液中，耗时长，滴加过程中需要强烈搅拌，对设备要求较高，不适合大规模工业化生产；需要添加铝酸钠的地方，不可避免地会引入碱金属离子，对后期强度不利。其中铝酸钠缓慢滴加到硫酸铝溶液中，耗时较长，滴加过程中需要强烈搅拌，对设备要求较高，不适合大规模工业化生产。需要添加铝酸钠的地方，不可避免地会引入碱金属离子，对后期强度不利。其中铝酸钠缓慢滴加到硫酸铝溶液中，耗时较长，滴加过程中需要强烈搅拌，对设备要求较高，不适合大规模工业化生产。需要添加铝酸钠的地方，不可避免地会引入碱金属离子，对后期强度不利。

综上所述，本发明的液体速凝剂与水泥适应性更强，使用时无需加热，能耗低，性能更好。

【详细方法】

实施例1：本发明液体速凝剂（喷涂混凝土用免加热无碱液体速凝剂）由表1所述组分的原料与质量比（质量百分比）制成，表1为本发明实施例1～5的原料配比(原料配方)，如表1所示，百分比为质量百分比。

表1实施例1-5的原料配比

[0024]

【权利要求】

1. 一种喷射混凝土用免加热无碱液体促进剂，其特征在于由下列组分和质量百分比的原料制成：硫酸铝30%～55%；氢氧化铝 3%?10%；氢氟酸10%～18%；镁盐 8%?25%；烷醇胺 1%?8%；稳定剂0. 5%?4%; 水10%～33%，上述各组分的质量百分比总和为100%；所述的镁盐为工业氟硅酸镁、硫酸镁、硅酸镁中的一种；所述的稳定剂为温轮胶、非离子聚合物丙烯酰胺和EDTA之一。

2.根据权利要求1所述的喷射混凝土用免加热无碱液体促进剂，其特征在于，上述硫酸铝中氧化铝的含量为16%～17%，工业含铁或无铁硫酸采用酸。铝，硫酸铝是粉碎成直径为1mm或更小的颗粒。

3.根据权利要求1所述的喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂，其特征在于，所述氢氧化铝为工业级无定形氢氧化铝。

4.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂，其特征在于氟硅酸镁与碱的反应，上述氢氟酸为工业级氢氟酸溶液，其HF含量要求为> 40%。

5.根据权利要求1所述的喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂，其特征在于，所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土免加热无碱液体速凝剂，其特征在于它由以下组分和质量百分比的原料制成： 硫酸铝34%；氢氧化铝 9%；氢氟酸 17%；镁盐 21%；醇胺6. 5%；稳定剂 2%；水10. 5%；硫酸铝为含铁硫酸铝，硫酸铝中氧化铝含量为16%，镁盐为工业氟硅酸镁，醇胺为三乙醇胺，稳定剂为温轮橡胶。

7.根据权利要求1所述的一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂，其特征在于它是由以下组分和质量百分比的原料制成： 硫酸铝46%；氢氧化铝 5%；氢氟酸 11%；镁盐 12%；醇胺3%；稳定剂 3%；水 20%；所述的硫酸铝为无铁硫酸铝，镁盐为硅酸镁，醇胺为二乙醇胺，稳定剂为EDTA。

8.-权利要求1所述的一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤： 1.称取氢氧化铝通过上述质量百分比，取其放入反应釜中，加入反应釜中总水量的5%～10%，将氢氧化铝搅拌成糊状，然后缓慢加入氢氟酸，加入过程中不断搅拌，该反应为放热反应，当温度达到50～55℃时，分批加入硫酸铝，继续搅拌；2、加入氢氟酸后，加入剩余的硫酸铝并补足剩余的水，继续搅拌使硫酸铝充分溶解，

9.根据权利要求8所述的一种喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，分批加入硫酸铝时，步骤1中硫酸铝的加入量为其总质量的数量。30% 到 55%。

10.根据权利要求8所述的喷射混凝土用免加热无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，步骤2.中所述的整个过程保持保温状态的温度为51-53℃。

【文件编号】C04B24/12GK104193211SQ2

【公示日期】2014年12月10日申请日期：2014年8月18日优先日期：2014年8月18日

【发明人】王金春、王金玉、康静、沉泰林、杨晓峰、刘翠芬申请人：刘翠芬