一种高早强无碱液体速凝剂及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高早强无碱液体速凝剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国高速铁路、公路建设过程中隧道建设工程越来越多，对喷射混凝土的性能提出了越来越高的要求。速凝剂作为用于喷射混凝土的一种必不可少的外加剂，其作用是加速喷射混凝土的凝结硬化，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力引起脱落，提高混凝土的早期强度。
3.喷射混凝土根据喷射技术主要分为干喷和湿喷两种，分别对应粉体速凝剂和液体速凝剂。由于粉体速凝剂大部分都含有强碱性物质，腐蚀性极强，容易对施工人员造成伤害，也极易导致混凝土发生碱
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骨料反应，从而使混凝土强度降低、表面开裂、剥落甚至坍塌，进而引发安全事故。同时，干喷工艺施工时粉尘浓度大，严重污染周围大气环境。液体速凝剂基本上都能克服这些缺点，在国内外已得到广泛应用，同时，湿喷混凝土具有更好的匀质性和耐久性，并能有效降低回弹量，已成为世界各国喷射混凝土技术的发展趋势。
4.目前使用液体速凝剂的喷射混凝土普遍存在早期强度偏低的问题，而且后期强度也不高，为此，我们提出了一种高早强无碱液体速凝剂的制备方法来解决喷射混凝土早期强度偏低的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中使用液体速凝剂的喷射混凝土普遍存在早期强度偏低的问题，本发明提供一种高早强无碱液体速凝剂及其制备方法，其目的在于：提高喷射混凝土早期强度以及后期强度。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种高早强无碱液体速凝剂，原料组成及其质量百分数如下：
8.硫酸铝：50
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70％；
9.稳定剂：3
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7％；
10.早强组分：0.5
‑
3％；
11.无机酸：0
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6％；
12.水：余量，补足100％。
13.优选的，所述硫酸铝为工业级硫酸铝，氧化铝含量≥15.8％。
14.优选的，所述稳定剂为三乙醇胺、二乙醇胺中的一种或两者的混合物。
15.优选的，所述早强组分为纳米晶种、碳酸锂、甲酸钙、尿素中的一种或几种的混合物。
16.优选的，所述无机酸为磷酸。
17.一种高早强无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：
18.步骤1：按比例称取硫酸铝、稳定剂、早强组分、无机酸和水。
19.步骤2：将水加入反应釜中，并加热至60℃，并开启搅拌，搅拌转速不低于100rpm；
20.步骤3：将硫酸铝加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌10
‑
20分钟，使硫酸铝完全溶解，搅拌转速不低于100rpm
21.步骤4：将早强组分加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌5
‑
10分钟，使早强组分完全溶解，搅拌转速不低于100rpm；
22.步骤5：将稳定剂加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌5
‑
10分钟，使稳定剂和反应釜中的溶液混合均匀，搅拌转速不低于100rpm；
23.步骤6：:将无机酸加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌3
‑
5分钟，使无机酸和反应釜中的溶液混合均匀，搅拌转速不低于100rpm；
24.步骤7:继续搅拌5
‑
10分钟，搅拌转速不低于100rpm，停止加热，待温度降至40℃时，过滤出料即得到高早强无碱液体速凝剂成品。
25.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
26.向喷射混凝土中添加6
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9％本发明制备的早强无碱液体速凝剂后，初凝时间小于5分钟，终凝时间小于10分钟，1天抗压强度大于9mpa，28天抗压强度不损失，相较于其他速凝剂，在满足gb35159标准的其他指标前提下，早期强度有大幅度的增加。
具体实施方式
27.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
28.实施例1
29.本实施例高早强无碱液体速凝剂的原料配比如下：
30.硫酸铝：55％
31.三乙醇胺：4％
32.碳酸锂：0.6％
33.磷酸：5.0％
34.水：35.4％
35.按本配比制备的高早强无碱速凝剂编号：hsc
‑
1。
36.制备步骤如下：
37.步骤1：按比例称取硫酸铝、三乙醇胺、碳酸锂、磷酸和水。
38.步骤2：将水加入反应釜中，并加热至60℃，并开启搅拌，搅拌转速不低于100rpm；
39.步骤3：将硫酸铝加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌10
‑
20分钟，使硫酸铝完全溶解，搅拌转速不低于100rpm
40.步骤4：将碳酸锂加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌5
‑
10分钟，使碳酸锂完全溶解，搅拌转速不低于100rpm；
41.步骤5：将三乙醇胺加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌5
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10分钟，使三乙醇胺和反应釜中的溶液混合均匀，搅拌转速不低于100rpm；
42.步骤6：:将磷酸加入反应釜中，保持温度为60℃，搅拌3
‑
5分钟，使磷酸和反应釜中的溶液混合均匀，搅拌转速不低于100rpm；
43.步骤7:继续搅拌5
‑
10分钟，搅拌转速不低于100rpm，停止加热，待温度降至40℃时，过滤出料即得到高早强无碱液体速凝剂成品。
44.实施例2
45.本实施例高早强无碱液体速凝剂的原料配比如下：
46.硫酸铝：58％
47.二乙醇胺：4.2％
48.碳酸锂：0.6％
49.纳米晶种：0.5％
50.磷酸：5.2％
51.水：31.8％
52.按本配比制备的高早强无碱速凝剂编号：hsc
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2，制备方法与实施例1相同。
53.实施例3
54.本实施例高早强无碱液体速凝剂的原料配比如下：
55.硫酸铝：56％
56.三乙醇胺：2％
57.尿素：1.5％
58.纳米晶种：0.8％
59.磷酸：1％
60.水：34.4％
61.按本配比制备的高早强无碱速凝剂编号：hsc
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3，制备方法与实施例1相同。
62.实施例4
63.本实施例高早强无碱液体速凝剂的原料配比如下：
64.硫酸铝：60％
65.尿素：2.5％
66.三乙醇胺：1.4％
67.碳酸锂：0.4％
68.磷酸：0.2％
69.水：30.2％
70.按本配比制备的高早强无碱速凝剂编号：hsc
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5，制备方法与实施例1相同。
71.市售速凝剂对比例1：
72.主要成分：硫酸铝：45％；硫酸锂：1％；纳米材料：5％；有机醇胺：5％；无机酸：3.5％；水：40.5％。
73.市售速凝剂对比例2：
74.主要成分：硫酸铝：50％；硫酸镁：5％；甲酸钙1.8％：有机醇胺：5％；无机酸：3％；水：35.5％。
75.下表为本发明制备得到的高早强无碱速凝剂掺量为7％时以及市售的速凝剂掺量为7％时喷射混凝土的实验数据：
[0076][0077]
从上表中可以看出，本发明制备的高早强无碱液体速凝剂在掺量为7％条件下能满足gb35159的要求，并且与市售速凝剂相比，具有更短的初凝时间和终凝时间，更高的1d抗压强度和28d抗压强度。实施实例3、4中早强剂尿素的加入，不仅大大降低了无机酸的加入量，同时增加了胶砂试件全期的强度。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。