一種無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法和應(yīng)用方法,由下列組分按照重量百分比配制而成:硫酸鋁35%~60%、氫氧化鋁2%~8%、醇胺1%~5%、分散劑0.5%~1%、穩(wěn)定劑0.1%~0.5%,余量為水。本發(fā)明的速凝劑呈中性,可有效避免后期的堿?骨料反應(yīng),杜絕產(chǎn)生安全隱患;摻量低同時(shí)性能優(yōu)越,初、終凝時(shí)間、后期強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于相關(guān)規(guī)范對(duì)于速凝劑一等品的規(guī)定;摻入本速凝劑進(jìn)行噴射混凝土施工過程中,回彈量小,粉塵濃度低,可為施工人員提供一個(gè)安全健康的操作環(huán)境,同時(shí)降低工程造價(jià),加快施工進(jìn)度,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利說明】
-種無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地下工程噴射混凝±施工領(lǐng)域,具體設(shè)及一種無堿液態(tài)速凝劑及其制 備方法和應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 噴射混凝±作為一種支護(hù)手段,在地下工程施工中的應(yīng)用越來越普遍,速凝劑作 為噴射混凝±中一種重要的添加劑,其研究正受到越來越多的關(guān)注,但市面上的速凝劑存 在較大的弊端。
[0003] 目前來說,噴射混凝±速凝劑包括粉狀速凝劑和液態(tài)速凝劑兩種類型,其弊端如 下:
[0004] (1)速凝劑呈堿性,滲入噴射混凝上中后,后期會(huì)發(fā)生堿-骨料反應(yīng),生成堿-娃酸 凝膠,吸水后發(fā)生較大的體積膨脹,導(dǎo)致混凝±脹裂現(xiàn)象;
[0005] (2)粉狀速凝劑和液態(tài)速凝劑都存在滲量大的問題,特別是粉狀速凝劑由于其固 態(tài)粉狀的物態(tài)導(dǎo)致拌合不均勻,帶來滲量大的問題,造成施工成本增加;
[0006] (3)對(duì)噴射混凝±強(qiáng)度影響較大,由于速凝劑滲量大導(dǎo)致混凝±后期強(qiáng)度衰減幅 度大,為工程帶來一定的安全隱患;
[0007] (4)由于速凝劑滲入不均勻及性能問題導(dǎo)致噴射混凝±施工過程中回彈量大,粉 塵多,工程施工成本增加,施工環(huán)境極其惡劣,嚴(yán)重影響施工人員的健康;
[000引(5)速凝劑中通過添加堿±金屬鹽來促進(jìn)水泥C3S的水化,為了削弱速凝劑的堿性 再添加徑基簇酸,但是,堿±金屬鹽和徑基簇酸容易在溶液中發(fā)生交叉反應(yīng),易產(chǎn)生結(jié)晶、 沉淀等,影響速凝效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有速凝劑呈堿性導(dǎo)致堿-骨料反應(yīng)、滲量大、粉塵多、回彈 大的問題,提供一種無堿液態(tài)速凝劑及其制備方法和應(yīng)用方法,該速凝劑抑至為7左右、滲 量少、性能優(yōu)越。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011] -種無堿液態(tài)速凝劑,由下列組分按照重量百分比配制而成:硫酸侶35%~60%、 氨氧化侶2%~8%、醇胺1%~5%、分散劑0.5%~1 %、穩(wěn)定劑0.1 %~0.5%,余量為水。
[0012] 本無堿液態(tài)速凝劑主要起速凝作用的成分為侶鹽,即硫酸侶和活性氨氧化侶等, 侶鹽與水泥中的主要礦物成分進(jìn)行反應(yīng),加速其水化、硬化,從而達(dá)到速凝的目的。本無堿 液態(tài)速凝劑只要能有效提高溶液中侶離子的濃度及穩(wěn)定性即可,不需要加入堿±金屬鹽和 徑基簇酸,避免堿±金屬鹽和徑基簇酸在溶液中發(fā)生交叉反應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)晶、沉淀等,提高速 凝效果。
[0013] 本發(fā)明的無堿液態(tài)速凝劑硫酸侶含量為35%~60%,氨氧化侶含量為2%~8%, 盡可能多的提高了溶液中的侶離子濃度,醇胺和穩(wěn)定劑的添加,提高了硫酸侶和氨氧化侶 的溶解性,使其充分的溶解、反應(yīng),提高溶液中的侶離子濃度。同時(shí),醇胺還起到了早強(qiáng)劑的 作用,可W提高混凝±的早期強(qiáng)度,加快凝結(jié)時(shí)間。
[0014] 所述硫酸侶為工業(yè)級(jí)硫酸侶,其氧化侶含量不得低于15.6%,Ξ氧化二鐵含量不 得高于0.5%,粉末或塊狀均可。硫酸侶純度高、細(xì)度小、易溶解,可W提高硫酸侶在反應(yīng)時(shí) 的溶解度,減少雜質(zhì)對(duì)溶液的影響。
[0015] 所述氨氧化侶為工業(yè)級(jí)氨氧化侶,其氧化侶含量不得低于63.5 %,含水量不得高 于0.3%,呈粉末狀。同樣的,氨氧化侶也具有純度高、細(xì)度小、易溶解的特點(diǎn),硫酸侶和氨氧 化侶在反應(yīng)時(shí)溶解度高,提高了溶液中的侶離子的濃度,從而提高速凝效果。
[0016] 所述醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、Ξ乙醇胺、Ξ異丙醇胺中的一種或幾種按任意比 例混合而成。
[0017] 優(yōu)選的,所述醇胺為二乙醇胺、Ξ異丙醇胺或二乙醇胺和Ξ乙醇胺按任意比例混 合而成的混合物。
[0018] 所述分散劑可采用聚乙二醇200或者聚乙二醇400,優(yōu)選采用聚乙二醇200。
[0019] 所述聚乙二醇200和聚乙二醇400均為工業(yè)級(jí)聚乙二醇,水分含量不得高于1.0%。 水分含量在1.0 % W下,可提高溶液的含固量,提高有效成分含量,在保持溶液穩(wěn)定不析出、 不沉淀的基礎(chǔ)上,最大限度的提高有效成分含量,從而能降低速凝劑使用滲量、提高凝結(jié)效 果。
[0020] 所述的穩(wěn)定劑為極易溶于水的粉狀有機(jī)簇酸。
[0021] 該速凝劑的pH值呈中性。
[0022] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案還包括:上述無堿液態(tài)速凝劑的制備方法,包 括W下步驟:
[0023] 步驟1:將所述硫酸侶溶解于所述水中,而后加熱至75~85°C ;
[0024] 步驟2:加入所述氨氧化侶,加入所述氨氧化侶的過程中保持溫度在75~85°C并同 時(shí)不斷攬拌;
[0025] 步驟3:所述硫酸侶和所述氨氧化侶溶解于水中后,停止加熱,并冷卻至室溫;
[00%]步驟4:依次加入醇胺、分散劑和穩(wěn)定劑,同時(shí)不斷攬拌,直至形成透明均一穩(wěn)定的 液體,得到pH值呈中性的速凝劑。
[0027] 本速凝劑pH值為7左右,為非堿性液態(tài)速凝劑。
[0028] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案還包括:上述無堿液態(tài)速凝劑的應(yīng)用方法,將 無堿液態(tài)速凝劑在噴嘴處加入到噴射水泥組合物中,制備噴射混凝±,用量為混凝±中水 泥重量的2.0%~4.0%,滲量低。
[0029] 本發(fā)明具有W下有益效果:
[0030] 1、產(chǎn)品組分中,氨氧化侶水解過后其水溶液呈弱堿性,而硫酸侶水解過后水溶液 呈弱酸性,因此除穩(wěn)定劑外無需再添加其他的酸類物質(zhì)即可實(shí)現(xiàn)溶液呈非堿性,成分簡(jiǎn)單, 制備方便,可有效避免現(xiàn)有堿性速凝劑導(dǎo)致的施工后期堿-骨料反應(yīng),保證結(jié)構(gòu)的安全可 靠。
[0031] 2、本發(fā)明的速凝劑中,硫酸侶含量是氨氧化侶含量的10倍左右,硫酸侶水解過后 水溶液呈弱酸性,既保證了溶液中侶離子含量的豐富,提升速凝效果、降低滲量,又可保證 速凝劑溶液呈非堿性。
[0032] 3、本速凝劑性能優(yōu)越,促凝效果明顯,初凝時(shí)間和終凝時(shí)間均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范規(guī)定, 醇胺起到了早強(qiáng)劑的作用,可W提高混凝±的早期強(qiáng)度,加快凝結(jié)時(shí)間,初期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅 速;侶鹽與水泥中的主要礦物成分進(jìn)行反應(yīng),加速其水化、硬化,后期強(qiáng)度衰減幅度小,完全 滿足各種工況對(duì)于噴射混凝±凝結(jié)時(shí)間的要求;在常溫常壓下,在一個(gè)合適的滲量條件下, 現(xiàn)有技術(shù)中的速凝劑初凝時(shí)間一般為5min,終凝時(shí)間一般為lOmin;本發(fā)明的速凝劑W 2.0 %的滲量為例,初凝時(shí)間1~2mi η,終凝時(shí)間4~6mi η,相比于普通噴射混凝± (未滲加速 凝劑),本速凝劑1天抗壓強(qiáng)度可提高100%~150%,后期抗壓強(qiáng)度損失低于5%,噴射過程 中粉塵濃度低、噴射混凝±回彈量少,施工環(huán)境良好,混凝±后期強(qiáng)度高。
[0033] 4、本發(fā)明的無堿液態(tài)速凝劑硫酸侶含量為35 %~60 %,氨氧化侶含量為2 %~ 8%,盡可能多的提高了溶液中的侶離子濃度,醇胺和穩(wěn)定劑的添加,提高了硫酸侶和氨氧 化侶的溶解性,使其充分的溶解、反應(yīng),提高溶液中的侶離子濃度。不需要加入傳統(tǒng)速凝劑 的堿±金屬鹽,避免堿±金屬鹽和徑基簇酸在溶液中發(fā)生交叉反應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)晶、沉淀等,提 高速凝效果。
[0034] 5、目前,液態(tài)速凝劑的滲量一般在8%~10%左右,本發(fā)明的速凝劑含固量高,侶 離子濃度大,滲量只有2.0%~4.0%,滲量低,可大大降低工程造價(jià)。
[0035] 6、因本發(fā)明的速凝劑為液態(tài)的速凝劑,且施工過程中混凝±回彈量少,混凝±迅 速凝結(jié)硬化,所W滲入本速凝劑后,施工過程中粉塵濃度低,可為施工人員提供一個(gè)安全、 健康的施工環(huán)境;在規(guī)范的噴射操作過程中,施工空間粉塵濃度小于6mg/m3,回彈量低于 10%。
[0036] 7、滲入適當(dāng)比例的該速凝劑后,在規(guī)范的噴射操作工程中,噴射混凝±回彈量低, 有效避免了拌合料的浪費(fèi),降低了工程造價(jià)。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[003引實(shí)施例1:
[0039] -種無堿液態(tài)速凝劑,由W下組分按照重量百分比配置:
[0040] 硫酸侶:50% ;
[0041] 氨氧化侶:6%;
[0042] 二乙醇胺:3%;
[0043] 聚乙二醇 200:0.8%;
[0044] 穩(wěn)定劑:0.3% ;
[0045] 水:39.9%。
[0046] 制備方法如下:
[0047] 先將硫酸侶溶解于水中,而后加熱至80°C,加入氨氧化侶并不斷攬拌,在上述兩組 分接近溶解時(shí),停止加熱,并冷卻至室溫,而后向其中依次加入二乙醇胺、聚乙二醇200、穩(wěn) 定劑,期間不斷攬拌,直至形成透明均一穩(wěn)定的液體即為本高效無堿液態(tài)速凝劑。
[0048] 應(yīng)用時(shí),將無堿液態(tài)速凝劑在噴嘴處加入到噴射水泥組合物中,制備噴射混凝±, 用量為混凝±中水泥重量的2.0%。
[0049] 實(shí)施例2:
[0050] -種無堿液態(tài)速凝劑,由W下組分按照重量百分比配置:
[0051]硫酸侶:38%;
[0化2] 氨氧化侶:8%;
[0化3] 二異丙醇胺:4%;
[0054] 聚乙二醇 200:0.9%;
[0055] 穩(wěn)定劑:0.4% ;
[0056] 水:48.7%。
[0化7] 制備方法如下:
[005引先將硫酸侶溶解于水中,而后加熱至80°C,加入氨氧化侶并不斷攬拌,在上述兩組 分接近溶解時(shí),停止加熱,并冷卻至室溫,而后向其中依次加入Ξ異丙醇胺、聚乙二醇200、 穩(wěn)定劑,期間不斷攬拌,直至形成透明均一穩(wěn)定的液體即為本高效無堿液態(tài)速凝劑。
[0059] 應(yīng)用時(shí),將無堿液態(tài)速凝劑在噴嘴處加入到噴射水泥組合物中,制備噴射混凝±, 用量為混凝±中水泥重量的3.0%。
[0060] 實(shí)施例3
[0061 ] -種無堿液態(tài)速凝劑,由W下組分按照重量百分比配置:
[0062] 硫酸侶:55% ;
[0063] 氨氧化侶:4%;
[0064] 二乙醇胺:2%;
[00化]Ξ乙醇胺:1%;
[0066] 聚乙二醇 400:0.5%;
[0067] 穩(wěn)定劑:0.1% ;
[006引水:37.4%。
[0069] 制備方法如下:
[0070] 先將硫酸侶溶解于水中,而后加熱至80°C,加入氨氧化侶并不斷攬拌,在上述兩組 分接近溶解時(shí),停止加熱,并冷卻至室溫,而后向其中依次加入二乙醇胺、Ξ乙醇胺、聚乙二 醇400、穩(wěn)定劑,期間不斷攬拌,直至形成透明均一穩(wěn)定的液體即為本高效無堿液態(tài)速凝劑。 [0071 ]應(yīng)用時(shí),將無堿液態(tài)速凝劑在噴嘴處加入到噴射水泥組合物中,制備噴射混凝±, 用量為混凝±中水泥重量的4.0%。
[0072] 性能試驗(yàn):
[0073] 按照中國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC477-2005《噴射混凝±用速凝劑》的要求進(jìn)行水泥凈漿 凝結(jié)時(shí)間和水泥砂漿強(qiáng)度試驗(yàn),其中本發(fā)明的無堿液態(tài)速凝劑用量按水泥重量的百分比計(jì) 算。
[0074] 水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)試:
[00巧]拉法基P0.42.5水泥 400g;
[0076] 水 160邑。
[0077] 水泥砂漿強(qiáng)度測(cè)試:
[007引拉法基P0.42.5水泥 900g;
[00巧]標(biāo)準(zhǔn)砂 1350g;
[0080]水 450邑。
[0081 ]實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3的速凝劑均按照水泥用量的2.0%滲入水泥漿體中, 強(qiáng)度測(cè)試中,對(duì)未加入任何速凝劑的空白砂漿進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),用W測(cè)試滲有速凝劑的砂漿 與其28天強(qiáng)度比值,試驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0082] 表1試驗(yàn)結(jié)果
[0083]
[0084] 從表1可W看出,本發(fā)明的無堿液態(tài)速凝劑在2.0%的滲量下,能夠使水泥凈漿的 凝結(jié)時(shí)間滿足初凝時(shí)間不大于2min,終凝時(shí)間不大于6min的一等品性能要求,能夠使一天 砂漿強(qiáng)度達(dá)到13.47MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一等品要求的7MPa,證明本速凝劑性能優(yōu)越。
[0085] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不是本發(fā)明的全部實(shí)施例,不用W限 制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0086] 除說明書所述技術(shù)特征外,其余技術(shù)特征均為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知技術(shù),為了突 出本發(fā)明的創(chuàng)新特點(diǎn),上述技術(shù)特征在此不再寶述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,由下列組分按照重量百分比配制而成:硫酸鋁35% ~60 %、氫氧化鋁2 %~8%、醇胺1 %~5%、分散劑0.5%~1 %、穩(wěn)定劑0.1 %~0.5%,余量 為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述醇胺為一乙醇胺、二乙 醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺中的一種或幾種按任意比例混合而成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述醇胺為二乙醇胺、三異 丙醇胺或二乙醇胺和三乙醇胺按任意比例混合而成的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述分散劑為聚乙二醇200。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述分散劑為聚乙二醇400。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述分散劑中水分含量不高 于1 ·0% 〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述硫酸鋁中氧化鋁含量不 低于15.6%,三氧化二鐵含量不高于0.5%,呈粉末狀或者塊狀。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無堿液態(tài)速凝劑,其特征是,所述氫氧化鋁中氧化鋁含量 不低于63.5%,含水量不高于0.3%,呈粉末狀。9. 權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)所述的無堿液態(tài)速凝劑的制備方法,其特征是,包括以下步 驟: 步驟1:將所述硫酸鋁溶解于所述水中,而后加熱至75~85°C ; 步驟2:加入所述氫氧化鋁,加入所述氫氧化鋁的過程中保持溫度在75~85°C并同時(shí)不 斷攪拌; 步驟3:所述硫酸鋁和所述氫氧化鋁溶解于水中后,停止加熱,并冷卻至室溫; 步驟4:依次加入醇胺、分散劑和穩(wěn)定劑,同時(shí)不斷攪拌,直至形成透明均一穩(wěn)定的液 體,得到pH值呈中性的速凝劑。10. 權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)所述的無堿液態(tài)速凝劑的應(yīng)用方法,其特征是,將無堿液態(tài) 速凝劑在噴嘴處加入到噴射水泥組合物中,制備噴射混凝土,用量為混凝土中水泥重量的 2.0% ~4.0%〇
【文檔編號(hào)】C04B24/32GK106082763SQ201610412483
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日 公開號(hào)201610412483.5, CN 106082763 A, CN 106082763A, CN 201610412483, CN-A-106082763, CN106082763 A, CN106082763A, CN201610412483, CN201610412483.5
【發(fā)明人】李樹忱, 宋慶華, 石偉, 宋玉慶
【申請(qǐng)人】山東遠(yuǎn)利華礦用裝備有限公司