一種基于合成聚合硫酸鋁新型無堿液體速凝劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝±外加劑領(lǐng)域。設(shè)及了一種用于噴射混凝±的一種基于合成聚合 硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 速凝劑是噴射混凝±中必不可少的組分，混凝±速凝劑的研制始于二十世紀(jì)=十 年代。速凝劑在發(fā)展初期主要是粉末狀速凝劑，粉末速凝劑在干噴施工過程中容易造成粉 塵污染，污染環(huán)境，混凝±分散不均勻，能耗大等缺點(diǎn)，同時在施工過程中對施工人員的身 體有一定程度的傷害。上世紀(jì)屯八十年代，隨著噴射混凝上濕噴技術(shù)的發(fā)展國際上開始出 現(xiàn)液體速凝劑，液體速凝劑可W有效避免粉體速凝劑造成的粉塵污染、混凝±分散不均等 問題。
[0003] 傳統(tǒng)的速凝劑常見的化學(xué)主要組分有：1)W娃酸鋼鹽為基礎(chǔ)成分，如水玻璃，改 性娃酸鋼；2)W侶酸鹽為基礎(chǔ)成分，如侶酸鋼、侶酸鐘和硫酸侶；3)碳酸鹽或氨氧化物為基 礎(chǔ)成分，如碳酸鋼、氨氧化鋼。
[0004] 在速凝劑研究早期，無論是粉末速凝劑還是液體速凝劑，存在的問題是速凝劑的 堿含量普遍較高。速凝劑中堿含量較高易引起W下問題：1)增加堿一骨料發(fā)生的風(fēng)險；2) 抑過高腐蝕皮膚；3)噴射混凝±后期強(qiáng)度大幅度降低。據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN934-5中無堿速凝劑 是指（Na2〇+0.658K2〇)含量占速凝劑總質(zhì)量的1%W下。無堿液體速凝劑具有許多優(yōu)勢，因 此研制低堿速凝劑已成為業(yè)界研究的方向和重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了避免高堿液體速凝劑滲量較高、試件后期強(qiáng)度損失大、增加 堿-骨料發(fā)生風(fēng)險的等問題，提供了一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備 方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取W下技術(shù)方案：
[0007] -種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑，其特征在于：其各組分配比如下 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：
[0008] 聚合硫酸侶為35~45 %，無機(jī)酸0~5 %，穩(wěn)定劑0~2 %，有機(jī)早強(qiáng)劑0~2 %， 有機(jī)增粘劑0~2 %，余量為水；
[0009] 所述聚合硫酸侶分子式為[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侶通過活性氨氧化侶與硫酸侶溶液反應(yīng)聚合而成。
[0010] 一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑，其特征在于：各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù) 配比優(yōu)選如下：
[0011] 聚合硫酸侶優(yōu)選滲量為40~45 %，無機(jī)酸3~5 %，穩(wěn)定劑0~1 %，有機(jī)早強(qiáng)劑 0~1 %，有機(jī)增粘劑0~1 %，余量為水；
[0012] 所述聚合硫酸侶分子式為[Al(OH)X(S04)y?(HzO)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侶通過活性氨氧化侶與硫酸侶溶液反應(yīng)聚合而成。
[0013] 所述硫酸侶為市售工業(yè)級硫酸侶；所述活性氨氧化侶由氨水中和硫酸侶溶液制 得；所述無機(jī)酸可為憐酸、氨氣酸、硫酸中的一種，優(yōu)選憐酸；所述穩(wěn)定劑可為EDTA、水楊 酸、巧樣酸、EDTP，優(yōu)選邸TA;有機(jī)早強(qiáng)劑可為=乙醇胺、二乙醇胺，優(yōu)選=乙醇胺；有機(jī)增 粘劑可為聚丙締酷胺、丙締酷胺。
[0014] 所述無堿液體速凝劑，呈淡黃色均一液體，其pH為3. 0~4. 0,密度1. 40~1. 50g/ cm3,固含量45~50%
[0015] 一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備方法，其特征在于：所述基 于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備方法包括如下步驟：
[001引A.將硫酸侶溶解在水中，加熱至60~80°C，調(diào)整至Alz(S04)3溶液濃度為140~150g/L ;
[0017]B.將氨水與水按照1:3的比例配制成溶液，逐漸加入硫酸侶溶液中，控制溫度 35~45°C左右并保持?jǐn)埌杷俣炔坏陀?50轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)抑為6.2~6.7作為滴定終點(diǎn)， 得到活性氨氧化侶凝膠；
[0018] C.將活性氨氧化侶置于容器中靜置1~化，通過虹吸將上層清液吸出，并繼續(xù)加 入水進(jìn)行稀釋洗涂，如此反復(fù)4~5次得到性能良好的活性氨氧化侶凝膠；將凝膠過濾，得 到濾餅，將濾餅在80°C環(huán)境下烘干8~lOh，磨細(xì)后通過SOum的篩子得到白色的活性氨氧 化侶粉體；
[0019]化將硫酸侶溶解在水中，待硫酸侶全部溶解完成形成穩(wěn)定溶液時，將溫度調(diào)整為 80~90°C逐步加入活性氨氧化侶粉末，保溫30~40min，最后加入無機(jī)酸、有機(jī)早強(qiáng)劑、有 機(jī)增粘劑等，得到所述速凝劑。
[0020] 在步驟B中所述氨水的濃度為20%。
[0021] 聚合硫酸侶的制備過程可W描述為兩步：1)通過氨水中和硫酸侶，得到活性 Al(OH) 3凝膠，發(fā)生反應(yīng)式（1):
[0022] Alz(S〇4) 3 (aq) +6畑3? - 2A1 (OH) 3i+3(NH4)2SO4(aq)(D
[0023] 2)聚合硫酸侶的聚合與熟化，發(fā)生反應(yīng)式（2):
[0024]
[00巧]mAl(OH)X(S〇4)y+mzH2〇-[Al(OH)X(S04)y?化0)Z]m做
[0026] 本方法的關(guān)鍵在于制備活性氨氧化侶，制備性能優(yōu)異的活性氨氧化侶的關(guān)鍵在于 控制好氨水與硫酸侶反應(yīng)時的硫酸侶濃度、反應(yīng)溫度、滴定抑終點(diǎn)等因素。
[0027] 本發(fā)明主要特點(diǎn)在于通過合成聚合硫酸侶作為速凝劑的基礎(chǔ)物質(zhì)，而非直接采用 市售聚合硫酸侶。運(yùn)是因?yàn)楫?dāng)今市場所售聚合硫酸侶聚合度普遍很低，純度較低，往往滲雜 許多雜質(zhì)離子，若直接W市售聚合硫酸侶作為速凝劑基礎(chǔ)物質(zhì)難W實(shí)現(xiàn)水泥速凝的目的。 本無堿速凝劑與現(xiàn)有速凝劑相比具有如下優(yōu)勢：
[0028]1)堿含量低，滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN934-5中無堿速凝劑要求即Na2〇+0. 658馬0含量占 速凝劑總質(zhì)量的1%W下，大大減小了發(fā)生堿一骨料反應(yīng)的發(fā)生的風(fēng)險；
[0029] 2)不存在強(qiáng)堿性離子，抑較低，對施工人員皮膚侵蝕很小，屬于無污染綠色產(chǎn)品；
[0030] 3)由于不含強(qiáng)堿性離子，滲加本速凝劑的試件后期強(qiáng)度保有率普遍較高，某些情 況下后期強(qiáng)度保有率大于100% ;
[0031] 4)相對于低堿速凝劑，本速凝劑滲量較低，在滲量小于6% (水泥質(zhì)量）的情況下 凝結(jié)時間和膠砂強(qiáng)度即可滿足JC477-2005《噴射混凝±用速凝劑》一等品的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明提供的技術(shù) 方案。
[0033] 一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑，其特征在于：其各組分按質(zhì)量分 數(shù)配比如下：
[0034] 聚合硫酸侶為35~45 %，無機(jī)酸0~5 %，穩(wěn)定劑0~2 %，有機(jī)早強(qiáng)劑0~2 %， 有機(jī)增粘劑0~2 %，余量為水；
[0035] 所述聚合硫酸侶分子式為[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侶通過活性氨氧化侶與硫酸侶溶液反應(yīng)聚合而成。
[0036] 一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑，其特征在于：各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù) 配比優(yōu)選如下：
[0037] 聚合硫酸侶優(yōu)選滲量為40~45 %，無機(jī)酸3~5 %，穩(wěn)定劑0~1 %，有機(jī)早強(qiáng)劑 0~1 %，有機(jī)增粘劑0~1 %，余量為水；
[003引所述聚合硫酸侶分子式為[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侶通過活性氨氧化侶與硫酸侶溶液反應(yīng)聚合而成。
[0039] 所述硫酸侶為市售工業(yè)級硫酸侶；所述活性氨氧化侶由氨水中和硫酸侶溶液制 得；所述無機(jī)酸可為憐酸、氨氣酸、硫酸中的一種，優(yōu)選憐酸；所述穩(wěn)定劑可為邸TA、水楊 酸、巧樣酸、EDTP，優(yōu)選邸TA;有機(jī)早強(qiáng)劑可為=乙醇胺、二乙醇胺，優(yōu)選=乙醇胺；有機(jī)增 粘劑可為聚丙締酷胺、丙締酷胺。
[0040] 所述無堿液體速凝劑，呈淡黃色均一液體，其pH為3. 0~4. 0,密度1. 40~1. 50g/ cm3,固含量45~50%
[0041] 一種基于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備方法，其特征在于：所述基 于合成聚合硫酸侶新型無堿液體速凝劑的制備方法包括如下步驟：
[004引A.將硫酸侶溶解在水中，加熱至60~80°C，調(diào)整至Alz (S04)3溶液濃度為140~ 150g/L;
[0043]B.將氨水與水按照1:3的比例配制成溶液，逐漸加入硫酸侶溶液中，控制溫度 35~45°C左右并保持?jǐn)埌杷俣炔坏陀?50轉(zhuǎn)/分鐘，調(diào)節(jié)抑為6. 2~6. 7作為滴定終點(diǎn)， 得到活性氨氧化侶凝膠；
[0044]C.將活性氨氧化侶置于容器中靜置1~化，通過虹吸將上層清液吸出，并繼續(xù)加 入水進(jìn)行稀釋洗涂，如此反復(fù)4~5次得到性能良好的活性氨氧化侶凝膠；將凝膠過濾，得 到濾餅，將濾餅在80°C環(huán)境下烘干8~lOh，磨細(xì)后通過SOum的篩子得到白色的活性氨氧 化侶粉體；
[0045]化將硫酸侶溶解在水中，待硫酸侶全部溶解完成形成穩(wěn)定溶液時，將溫度調(diào)整為 80~90°C逐步加入活性氨氧化侶粉末，保溫30~40min，最后加入無機(jī)酸、有機(jī)早強(qiáng)劑、有 機(jī)增粘劑等，得到所述速凝劑。
[0046] 在步驟B中所述氨水的濃度為20%。
[0047] 本發(fā)明主要特點(diǎn)在于通過合成聚合硫酸侶作為速凝劑的基礎(chǔ)物質(zhì)，而非直接采用 市售聚合硫酸侶。運(yùn)是因?yàn)楫?dāng)今市場所售聚合硫酸侶聚合度普遍很低，純度較低，往往滲雜 許多雜質(zhì)離子，若直接W市售聚合硫酸侶作為速凝劑基礎(chǔ)物質(zhì)難W實(shí)現(xiàn)水泥速凝的目的。 本無堿速凝劑與現(xiàn)有速凝劑相比具有如下優(yōu)勢：
[0048] 1)堿含量低，滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)E