本發(fā)明屬于外加劑制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種無氯無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在快速施工工程、巖土工程和地下隧道建造過程中，常在混凝土中摻入速凝劑。摻入速凝劑的目的是促進(jìn)混凝土的凝結(jié)速度、加快混凝土的強度發(fā)展歷程和降低新施工混凝土在塑性階段由于自重的原因?qū)е碌呐c基層剝離的危險，從而實現(xiàn)立面、頂板、拱頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)的快速、大厚度施工。傳統(tǒng)混凝土速凝劑可分為堿性粉狀和堿性液態(tài)速凝劑兩種。從使用情況來看，主要存在以下幾個問題：①較高的堿含量，一方面損害了施工人員的健康，另一方面也可能引起混凝土堿骨料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土強度和耐久性下降；②粉塵大，揚塵現(xiàn)象嚴(yán)重，污染環(huán)境；③不便于噴射混凝土濕法作業(yè)等。無堿粉狀速凝劑雖然克服了傳統(tǒng)速凝劑堿含量高的問題，但在施工過程中存在添加不均勻和粉塵大的問題，因此，未能得到廣泛應(yīng)用。近年來，由鋁鹽和酸復(fù)合而成的無堿液態(tài)混凝土速凝劑的到廣泛發(fā)展，由于無堿液態(tài)速凝劑中不含氯離子、堿離子，從而不會銹蝕鋼筋、不污染環(huán)境、不傷害作業(yè)人員的身體。它有效克服粉狀速凝劑的問題，已逐步取代傳統(tǒng)粉狀速凝劑。目前，人們已經(jīng)成功研制出了一些無堿液態(tài)速凝劑產(chǎn)品。如專利申請?zhí)朿n200810203051.9公開了一種“噴射混凝土用環(huán)保型無堿液體速凝劑及其制備方法”，其由硫酸鋁、氟化鈉、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺組成，其中硫酸鋁和氟化鈉為主要速凝組分，以聚丙烯酰胺為有機增粘組分，提高一次噴射層的厚度并提高混凝土與基體間的粘結(jié)強度，降低噴射過程中的回彈損失，節(jié)約材料。又如專利申請?zhí)朿n201110112424.3公開了“一種無堿無氯液態(tài)混凝土速凝劑及其制備方法與應(yīng)用”，該產(chǎn)品包含以下組分：鋁鹽，無機酸，有機醇，醇胺，配位劑和水。其中，該速凝劑以硫酸鋁為主要速凝成分，再以有機胺類作為增黏組分，提高了噴射層厚度，降低了回彈損失。從上述專利技術(shù)可以看出，現(xiàn)有無堿液態(tài)速凝劑中的主要速凝成分是硫酸鋁。硫酸鋁中的鋁離子可以與水泥水化產(chǎn)生的ca（oh）2反應(yīng)生成水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等產(chǎn)物，使水泥漿體產(chǎn)生凝結(jié)，但是硫酸鋁中的硫酸根離子的引入將使水泥水化環(huán)境中的硫酸根離子濃度增大，導(dǎo)致水化產(chǎn)物中鈣礬石含量增加，延緩水泥熟料c3a的水化過程，延長凝結(jié)時間。這就導(dǎo)致達(dá)到要求的凝結(jié)時間就必須使用較多的硫酸鋁。因此目前以硫酸鋁為主要速凝成分的無堿液體速凝劑使用摻量均非常大（最高摻量可達(dá)到12%）。然而，硫酸鋁的摻量非常大時，在混凝土中會引入高含量的硫酸根，而混凝土在硫酸鹽含量較高的時候使得噴射混凝土出現(xiàn)二次鈣礬石的可能性大大增加，二次鈣礬石的形成會形成膨脹應(yīng)力，使得混凝土開裂甚至完全喪失力學(xué)性能。因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)不足，開發(fā)一種摻量小、速凝效果好，且使用后不會致使混凝土開裂，對混凝土力學(xué)性能亦無不良影響的速凝劑，成為業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有無堿液態(tài)速凝劑存在摻量大、速凝效果不理想，且使用后易使混凝土開裂，甚至喪失力學(xué)性能的問題，提供了一種無氯無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種無氯無堿液態(tài)速凝劑，其特征在于，所述無氯無堿液態(tài)速凝劑由硫酸鋁、氫氧化鋁、氟硅酸鎂、乙二胺四乙酸二鈉、有機胺、有機酸、穩(wěn)定劑以及去離子水組成；各成分的質(zhì)量百分比為：30～40%硫酸鋁，10～15%氫氧化鋁，4～6%氟硅酸鎂，2～5%乙二胺四乙酸二鈉，1～4%有機胺，1～3%有機酸，0.5～2%穩(wěn)定劑，余量為去離子水。所述有機胺為二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺中的任意一種。所述有機酸為檸檬酸、酒石酸、乳酸、水楊酸中的一種或多種。所述穩(wěn)定劑為磷酸。一種無氯無堿液態(tài)速凝劑的制備方法，具體制備步驟為：s1.將硫酸鋁和氫氧化鋁加入去離子水中，加熱至80～90℃，以300～400r/min攪拌反應(yīng)1～2h，得鋁酸鹽母液；s2.將氟硅酸鎂和乙二胺四乙酸二鈉加入去離子水中，加熱至50～60℃，以300～400r/min攪拌至固體完全溶解，得氟硅酸鎂溶液；s3.將氟硅酸鎂溶液以1～2ml/min滴加至鋁酸鹽母液中，以300～400r/min攪拌至滴加完畢，再加入有機胺和有機酸，繼續(xù)攪拌30～40min，冷卻至室溫后加入穩(wěn)定劑，以200～300r/min攪拌10～20min，得無氯無堿液態(tài)速凝劑。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的速凝劑初期提供al3+和so42－與水泥中的c3a及溶液中的ca2+結(jié)合生成鈣礬石，并通過乙二胺四乙酸二鈉與金屬離子發(fā)生配位交聯(lián)，將生成的短棒狀鈣礬石不斷生長變成細(xì)長針狀鈣礬石并相互搭接在一起，同時凝膠狀c-s-h在鈣礬石附近生長并填充在鈣礬石間隙，由于漿體溶液中ca2+濃度下降，c3s表面的鈣硅層被破壞，水泥中的c3s開始水化產(chǎn)生大量的c-s-h包圍在鈣礬石的周圍，并填充其形成的空隙，使水泥漿體喪失流動性，促進(jìn)水泥漿體的凝結(jié)，同時f－在水泥漿體中與水泥水化產(chǎn)物ca（oh）2反應(yīng)生成溶解度更小的caf2，析出大量的晶體，由于大量的ca2+被消耗，難以在c3s表面形成雙電層結(jié)構(gòu)，使c3s誘導(dǎo)期消失，消除水泥中石膏的緩凝作用，水泥得以迅速凝結(jié)，提高水泥的早期強度。此外，因本發(fā)明制備的無氯無堿液態(tài)速凝劑，減少了在混凝土中引入高含量的硫酸根，從而使得噴射混凝土出現(xiàn)二次鈣礬石的可能性大大降低，減少二次鈣礬石形成產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，改善了混凝土的開裂性能，提高了力學(xué)性能。具體實施方式取30～40g硫酸鋁和10～15g氫氧化鋁加入15～30ml去離子水中，加熱至80～90℃，以300～400r/min攪拌反應(yīng)1～2h，得鋁酸鹽母液，再取4～6g氟硅酸鎂和2～5g乙二胺四乙酸二鈉，加入10～20ml去離子水中，加熱至50～60℃，以300～400r/min攪拌至固體完全溶解，得氟硅酸鎂溶液，隨后將氟硅酸鎂溶液以1～2ml/min滴加至鋁酸鹽母液中，以300～400r/min攪拌至滴加完畢，保持溫度為60～80℃，再加入1～4g有機胺，1～3g有機酸，在60～80℃下繼續(xù)攪拌30～40min，冷卻至室溫后加入0.5～2.0g穩(wěn)定劑，再以200～300r/min攪拌10～20min，得無氯無堿液態(tài)速凝劑。所述有機胺為二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺中的任意一種。所述有機酸為檸檬酸、酒石酸、乳酸、水楊酸中的一種或多種。所述穩(wěn)定劑為磷酸。實例1取30g硫酸鋁和10g氫氧化鋁加入15ml去離子水中，加熱至80℃，以300r/min攪拌反應(yīng)1h，得鋁酸鹽母液，再取4g氟硅酸鎂和2g乙二胺四乙酸二鈉，加入10ml去離子水中，加熱至50℃，以300r/min攪拌至固體完全溶解，得氟硅酸鎂溶液，隨后將氟硅酸鎂溶液以1ml/min滴加至鋁酸鹽母液中，以300r/min攪拌至滴加完畢，保持溫度為60℃，再加入1g二乙醇胺，1g檸檬酸，在60℃下繼續(xù)攪拌30min，冷卻至室溫后加入0.5g磷酸，再以200r/min攪拌10min，得無氯無堿液態(tài)速凝劑。實例2取35g硫酸鋁和13g氫氧化鋁加入23ml去離子水中，加熱至85℃，以350r/min攪拌反應(yīng)1h，得鋁酸鹽母液，再取5g氟硅酸鎂和4g乙二胺四乙酸二鈉，加入15ml去離子水中，加熱至55℃，以350r/min攪拌至固體完全溶解，得氟硅酸鎂溶液，隨后將氟硅酸鎂溶液以1ml/min滴加至鋁酸鹽母液中，以350r/min攪拌至滴加完畢，保持溫度為70℃，再加入3g三乙醇胺，2g酒石酸，在70℃下繼續(xù)攪拌35min，冷卻至室溫后加入1.3g磷酸，再以250r/min攪拌15min，得無氯無堿液態(tài)速凝劑。實例3取40g硫酸鋁和15g氫氧化鋁加入30ml去離子水中，加熱至90℃，以400r/min攪拌反應(yīng)2h，得鋁酸鹽母液，再取6g氟硅酸鎂和5g乙二胺四乙酸二鈉，加入20ml去離子水中，加熱至60℃，以400r/min攪拌至固體完全溶解，得氟硅酸鎂溶液，隨后將氟硅酸鎂溶液以2ml/min滴加至鋁酸鹽母液中，以400r/min攪拌至滴加完畢，保持溫度為80℃，再加入4g丙醇胺，3g乳酸，在80℃下繼續(xù)攪拌40min，冷卻至室溫后加入2.0g磷酸，再以300r/min攪拌20min，得無氯無堿液態(tài)速凝劑。對比例：合肥某建材公司生產(chǎn)的混凝土速凝劑。按照jc477-2005《噴射混凝土用速凝劑》的要求，對本發(fā)明實例1～3制得的無氯無堿液態(tài)速凝劑和對比例的速凝劑進(jìn)行性能檢測，檢測項目為水泥凈漿凝結(jié)時間和水泥砂漿抗壓強度。所用原料的品質(zhì)和所用原料的質(zhì)量分別如表1和表2所示，性能檢測結(jié)果如表3所示：表1原料的品質(zhì)原料名稱品質(zhì)水泥普通硅酸鹽水泥砂iso標(biāo)準(zhǔn)砂水自來水表2制備水泥凈漿和水泥砂漿所需原材料的質(zhì)量表3性能檢測結(jié)果綜上所述，本發(fā)明制得的無氯無堿液態(tài)速凝劑具有摻量小，速凝效果好的特點，同時使用后，能改善混凝土力學(xué)性能，提高其抗壓強度，是一種理想的混凝土外加劑。當(dāng)前第1頁12