一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂及其制备方法与流程

1.本发明属于混凝土速凝剂领域，具体涉及一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂及其制备方法。


背景技术：

2.速凝剂是一种能够加快水泥或混凝土凝结和硬化速度的调凝剂，广泛应用于喷射混凝土、灌装止水混凝土及抢修补强工程中。速凝剂种类繁多，根据速凝剂的性质和状态，大致可以分为碱性粉状、无碱粉状、碱性液态和无碱液态4大类。随着我国隧道衬砌工程对喷射混凝土结构性能要求的提高，以及环保意识的不断提高，对速凝剂性能也提出了更高的要求。
3.速凝剂4大类中的无碱液态速凝剂，是一种突破原有传统速凝剂的一种实用新型无碱液态速凝剂。适用于在重大的水电、交通、人防、国防等工程的要害部位推广使用，是新型湿喷混凝土外加剂。无碱液体速凝剂不含氯离子、不含碱金属的k 、na 离子、不锈蚀钢筋、不污染环境和伤害作业人员的身体；在喷射水泥浆、水泥砂浆、混凝土中掺入高性能无碱液体速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，不降低后期强度，对强度影响较小；并大幅度提高混凝土及砂浆的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80％以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50％以上；高性能无碱液体速凝剂是喷射高性能混凝土和碱骨料活性混凝土、耐久性混凝土，环保工程的首选材料。
4.新型无碱液体速凝剂的研制是采用无机、有机物质复合的研制路线,使用硫酸盐和中性钠盐作为主要促凝物质,并利用高分子物质对原有的液体速凝剂的成分进行优化,如使用醇胺类聚合物提高砂浆的1d强度,使用酰胺类聚合物来改善喷射混凝土的粘聚性,以提高喷射混凝土与基体的粘结力,降低喷射过程中的回弹量从而促进使用了液体速凝剂的混凝土迅速凝结。优化后的无碱液体速凝剂完全满足gb/t 35159
‑
2017《喷射混凝土液体速凝剂》标准中的一等品要求,在液体速凝剂与混凝土的比例合适时,能够在3分钟内实现初步凝结,6分钟内实现最终的凝固。然而现有技术中利用氢氧化铝凝胶废渣制备无碱液体速凝剂研究还鲜有报道。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，实现了氢氧化铝凝胶废渣的再利用，有效解决了铝材加工企业通过酸洗等氧化工艺处理过程中产生的氢氧化铝凝胶废渣无法处理而带来的环境污染问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，按重量份计，由如下原料制成：
[0008][0009][0010]
优选的，按重量份计，由如下原料制成：
[0011][0012]
优选的，按重量份计，由如下原料制成：
[0013]
[0014][0015]
优选的，所述氢氧化铝凝胶废渣为铝材加工企业酸洗氧化工艺处理过程中产生的。
[0016]
优选的，所述速凝剂的固含量为33.8％
‑
40.4％，ph为2.6
‑
3.0，密度为1.42
‑
1.50g/ml。
[0017]
本发明还保护由上述利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0018]
(1)称取一定量的去离子水和氢氟酸投入到反应釜中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液1；
[0019]
(2)称取一定量的氢氧化铝和氢氧化铝凝胶废渣，加入步骤(1)中得到的混合溶液1中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液2；
[0020]
(3)将一定量的氟硅酸镁加入步骤(2)中得到的混合溶液2中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液3；
[0021]
(4)将一定量的去离子水和硫酸铝加入步骤(3)中得到的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液4；
[0022]
(5)将一定量的液碱加入步骤(4)得到的混合溶液4中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液5；
[0023]
(6)将一定量的三乙醇胺加入步骤(5)得到的混合溶液中，搅拌均匀后，即得到无碱液体速凝剂。
[0024]
优选的，步骤(1)中加入的去离子水为总去离子水的2/3，步骤(4)中加入的去离子水为总去离子水的1/3。
[0025]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0026]
(1)本发明首次提出以氢氧化铝凝胶废渣为合成无碱液体速凝剂原料，实现了氢氧化铝凝胶废渣的再利用，有效解决了氢氧化铝凝胶废渣无法处理带来的环境污染问题，为无碱液体速凝剂的合成提供了一条新的途径。
[0027]
(2)本发明通过氢氧化铝凝胶废渣掺用比例、制备无碱液体速凝剂原料的选取、各物料合成比例的控制，制备出了一种对水泥适应性好，可广泛应用于各种水泥中的液体速凝剂。
[0028]
(3)本发明使用的氢氧化铝凝胶废渣为铝材加工企业通过酸洗等氧化工艺处理过程中产生，与氢氧化铝相比较含水量比较高。通过替代部分氢氧化铝既不影响各项指标同时减少成本，解决氢氧化铝凝胶废渣处理困难等问题。氢氟酸与氢氧化铝反应会放热并生成氟铝络合物，氟铝络合物具有快速的速凝效果。这时溶液因温度较高，加入氟硅酸镁及硫酸铝能加快硫酸铝溶解时间。硫酸铝的加入会增加铝离子含量，同时引入硫酸根离子促进钙矾石生产而致促凝。氟硅酸镁加入可以提高对混凝土强度及硬度同时硅酸根离子与铝离子形成稳定络合物促进硫酸铝溶解。之后加入液碱，是起到中和作用，加入后与液体中的酸
反应，消耗部分酸，调节ph值，达到gb/t 35159
‑
2017对ph值得要求，并不会增加碱含量。最后加入的三乙醇胺在混凝土中可以提高混凝土早期强度和抗渗性能。
具体实施方式
[0029]
下面将结合具体实施例本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
[0030]
实施例1
[0031]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，由如下原料制成：
[0032][0033]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0034]
(1)按上述表中的重量称取原料，将230g去离子水和190g氢氟酸投入到反应釜中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液1；
[0035]
(2)将50g氢氧化铝和20g氢氧化铝凝胶废渣，加入步骤(1)中得到的混合溶液1中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液2；
[0036]
(3)将10g氟硅酸镁加入步骤(2)中得到的混合溶液2中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液3；
[0037]
(4)将115g去离子水和340g硫酸铝加入步骤(3)中得到的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液4；
[0038]
(5)将45g液碱加入步骤(4)得到的混合溶液4中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液5；
[0039]
(6)将10g三乙醇胺加入步骤(5)得到的混合溶液中，搅拌均匀后，即得到无碱液体速凝剂。
[0040]
实施例2
[0041]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，由如下原料制成：
[0042][0043]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0044]
(1)按上述表中的重量称取原料，将140g去离子水和105g氢氟酸投入到反应釜中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液1；
[0045]
(2)将28g氢氧化铝和11g氢氧化铝凝胶废渣，加入步骤(1)中得到的混合溶液1中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液2；
[0046]
(3)将6g氟硅酸镁加入步骤(2)中得到的混合溶液2中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液3；
[0047]
(4)将70g去离子水和190g硫酸铝加入步骤(3)中得到的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液4；
[0048]
(5)将25g液碱加入步骤(4)得到的混合溶液4中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液5；
[0049]
(6)将6g三乙醇胺加入步骤(5)得到的混合溶液中，搅拌均匀后，即得到无碱液体速凝剂。
[0050]
实施例3
[0051]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，由如下原料制成：
[0052][0053]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0054]
(1)按上述表中的重量称取原料，将170g去离子水和140g氢氟酸投入到反应釜中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液1；
[0055]
(2)将35g氢氧化铝和15g氢氧化铝凝胶废渣，加入步骤(1)中得到的混合溶液1中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液2；
[0056]
(3)将10g氟硅酸镁加入步骤(2)中得到的混合溶液2中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液3；
[0057]
(4)将85g去离子水和250g硫酸铝加入步骤(3)中得到的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液4；
[0058]
(5)将32g液碱加入步骤(4)得到的混合溶液4中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液5；
[0059]
(6)将7g三乙醇胺加入步骤(5)得到的混合溶液中，搅拌均匀后，即得到无碱液体速凝剂。
[0060]
实施例4
[0061]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂，由如下原料制成：
[0062][0063][0064]
一种利用氢氧化铝凝胶废渣制备的无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0065]
(1)按上述表中的重量称取原料，将120g去离子水和95g氢氟酸投入到反应釜中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液1；
[0066]
(2)将28g氢氧化铝和12g氢氧化铝凝胶废渣，加入步骤(1)中得到的混合溶液1中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液2；
[0067]
(3)将5g氟硅酸镁加入步骤(2)中得到的混合溶液2中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液3；
[0068]
(4)将60g去离子水和170g硫酸铝加入步骤(3)中得到的混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到混合溶液4；
[0069]
(5)将23g液碱加入步骤(4)得到的混合溶液4中，搅拌混合均匀后，得到混合溶液5；
[0070]
(6)将5g三乙醇胺加入步骤(5)得到的混合溶液中，搅拌均匀后，即得到无碱液体速凝剂。
[0071]
对上述实施例1
‑
4制备的速凝剂进行如下性能评价，见表1：
[0072]
按《喷射混凝土用速凝剂》(gb/t 35159
‑
2017)的相关要求，将制备实施例中的每种无碱液体速凝剂分别以占水泥重量的6％加入水泥静浆中，测试水泥静浆的初终凝时间。
[0073]
表1
[0074]
速凝剂样品水泥品种初凝时间终凝时间实施例1华新1分10秒2分30秒实施例2华新1分15秒2分25秒实施例3华新1分18秒2分28秒实施例4华新1分20秒2分35秒实施例1海螺1分45秒2分50秒实施例2海螺1分42秒2分40秒实施例3海螺1分47秒2分55秒
实施例4海螺1分57秒3分01秒商品速凝剂jl
‑
l 3分54秒6分26秒
[0075]
由表1可知，实施例的样品1
‑
4对水泥静浆的初终凝时间均快于商品有速凝剂，而且均能满足《喷射混凝土用速凝剂》(gb/t35159
‑
2017)标准中对水泥静浆凝结时间的要求，并且样品1
‑
4的速凝剂对不同品种的水泥均具有较好的效果。
[0076]
商品速凝剂在放置一段时间后容易分层同时在喷射混凝土的应用上回弹量大，喷射混凝土硬化后强度损失大等问题。本发明用部分氢氧化铝凝胶废渣代替氢氧化铝既节约了成本又保护环境，属于废物利用，同时加入氟硅酸盐及有机化合物三乙醇胺大大提高混凝土强度及减少回弹量，并解决商品速凝剂放置一段时间出现分层现象。
[0077]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。