一種防凍無堿液體速凝劑及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種防凍無堿液體速凝劑及其制備方法和應(yīng)用。所述防凍無堿液體速凝劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：鋁鹽50％

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種防凍無堿液體速凝劑及其制備方法和應(yīng)用


[0001]本專利技術(shù)涉及建筑材料
，尤其涉及一種防凍無堿液體速凝劑及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)介紹

[0002]川藏鐵路東起西川成都，西至西藏拉薩，其中隧道共計(jì)198座，總長1223.451km，占線路總長的70.2％。川藏鐵路大部分處于青藏高原，沿線地形起伏劇烈，海拔落差較大，平均海拔4000m以上，每年10月至次年5月平均氣溫低于5℃，年平均氣溫低于8℃。因此，對于川藏鐵路道路建設(shè)中使用材料的性能具有較高的要求。
[0003]噴射混凝土作為隧道建設(shè)的第一道支護(hù)結(jié)構(gòu)的組成材料，在川藏鐵路建設(shè)中用量巨大。因此，對于在低壓負(fù)壓條件下提高噴射混凝土性能的研究是必不可少的。無堿速凝劑作為噴射混凝土濕噴工藝的重要組成材料，液體速凝劑具有顯著降低噴射施工過程的噴射層滑落、提高一次噴射層厚度、加快噴射混凝土凝結(jié)硬化速率等特點(diǎn)。
[0004]目前，對于無堿液體速凝劑的研究，有研究人員利用硫酸鋁、硫酸鎂、有機(jī)胺、pH調(diào)節(jié)劑和降黏劑為主要組分制備無堿液體速凝劑，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無堿液體速凝劑摻量高、凝結(jié)時(shí)間長、早期強(qiáng)度低和液體粘度高等問題。也有技術(shù)人員將硫酸鋁、擬薄水鋁石、亞氨基二琥珀酸或其鹽、醇胺、烷基苯磺酸鹽和氣相白炭黑作為無堿液體速凝劑的主要成分，提高了無堿液體速凝劑在低溫下的凝結(jié)速度和第一天強(qiáng)度；而以硫酸鋁、有機(jī)胺、功能助劑和無機(jī)酸為主要成分的無堿液體速凝劑，可提供高無堿液體速凝劑的儲存期和低溫穩(wěn)定性。但是，目前使用的無堿液體速凝劑由于堿含量低、硫酸鋁含量高的原因，在高海拔、低壓負(fù)溫條件下施工仍然存在穩(wěn)定性差、早期強(qiáng)度低、摻量高和水泥適應(yīng)范圍窄等問題。因此，研究一種適用于高海拔、低壓負(fù)溫條件下還能提高噴射混凝土性能的無堿液體速凝劑具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]鑒于此，本專利技術(shù)提供一種防凍無堿液體速凝劑及其制備方法，通過特定的鋁鹽組分和pH調(diào)節(jié)劑，結(jié)合各組分特定的配比，制備出防凍無堿液體速凝劑，可實(shí)現(xiàn)在高海拔、低壓負(fù)溫條件下應(yīng)用于隧道施工，具有低溫低壓穩(wěn)定性好、施工混凝土凝結(jié)時(shí)間優(yōu)異、噴射施工回彈量低、凝結(jié)時(shí)間優(yōu)異水泥適應(yīng)性廣和低溫早期強(qiáng)度高優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案是：
[0007]一種防凍無堿液體速凝劑，包括如下質(zhì)量百分比的組分：鋁鹽50％
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65％，無機(jī)酸抑制劑2％
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4％，有機(jī)酸抑制劑2％
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4％，絡(luò)合穩(wěn)定劑8％
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12％，pH調(diào)節(jié)劑3％
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5％，余量為水；
[0008]其中，所述鋁鹽為質(zhì)量比1:0.3
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3.2的十八水硫酸鋁和聚合硫酸鋁的混合物；所述絡(luò)合穩(wěn)定劑為三乙醇胺、二乙醇胺和三異丙醇胺的混合物；所述pH調(diào)節(jié)劑為普通擬薄水鋁石或氫氧化鋁中至少一種。
[0009]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)提供的防凍無堿液體速凝劑，通過限定鋁鹽的具體組成，在使用十八水硫酸鋁的同時(shí)引入聚合硫酸鋁，利用聚合硫酸鋁分子結(jié)構(gòu)龐大、活性高和在水中溶解速度迅速等優(yōu)點(diǎn)，改善速凝劑的防凍性能，提高速凝劑的低溫穩(wěn)定性；專利技術(shù)人意外發(fā)現(xiàn)，通過加入普通擬薄水鋁石或氫氧化鋁作為pH調(diào)節(jié)劑，能夠縮短無堿液體速凝劑的凝結(jié)時(shí)間，并能保證無堿液體速凝劑的穩(wěn)定性，通過進(jìn)行大量的研究表明，特定使用量的上述pH調(diào)節(jié)劑，能與無機(jī)酸抑制劑和有機(jī)酸抑制劑協(xié)同作用，使得pH調(diào)節(jié)劑在速凝劑體系中引入Al
3+
，縮短無堿速凝劑的凝結(jié)時(shí)間；除此之外，pH調(diào)節(jié)劑還能中和速凝劑體系的酸性，提高pH，降低無堿液體速凝劑使的腐蝕性；特定比例的鋁鹽、普通擬薄水鋁石或氫氧化鋁和絡(luò)合穩(wěn)定劑作為促凝組分，三者協(xié)同作用，可在降低無堿液體速凝劑摻量的前提下，使其具有優(yōu)異的水泥適應(yīng)性，同時(shí)，達(dá)到縮短凝結(jié)時(shí)間，提高在高海拔、低壓負(fù)溫條件下的早期強(qiáng)度的目的；通過引入有機(jī)酸抑制劑和無機(jī)酸抑制劑，還能與特定的絡(luò)合穩(wěn)定劑協(xié)同作用，提高無堿液體速凝劑在低壓負(fù)溫條件下的穩(wěn)定性，有效延緩Al
3+
的析出沉淀，解決了無堿液體速凝劑在低壓負(fù)溫條件下(0.06MPa，
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20℃)會出現(xiàn)上凍、結(jié)晶析出的問題，從而保證了噴射混凝土在高海拔、低壓負(fù)溫條件下順利施工。
[0010]本專利技術(shù)通過限定特定質(zhì)量百分比的鋁鹽、無機(jī)酸抑制劑、有機(jī)酸抑制劑、絡(luò)合穩(wěn)定劑和pH調(diào)節(jié)劑，通過協(xié)同作用，提高了無堿液體速凝劑的防凍性能和低溫負(fù)壓條件下的穩(wěn)定性，使無堿液體速凝劑具有水泥適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于噴射混凝土，在降低無堿液體速凝劑摻量的前提下，還能縮短噴射混凝土的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間，提高噴射混凝土在低壓負(fù)溫條件下的初期和后期的抗壓強(qiáng)度。
[0011]優(yōu)選的，所述十八水硫酸鋁中氧化鋁的含量為15.6％
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17％。
[0012]優(yōu)選的，所述聚合硫酸鋁中氧化鋁的含量為15.6％
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17％。
[0013]優(yōu)選的，所述無機(jī)酸抑制劑為氟硼酸和磷酸的混合物。
[0014]優(yōu)選的，所述無機(jī)酸抑制劑為質(zhì)量比為0.1
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0.5:1的氟硼酸和磷酸的混合物。
[0015]優(yōu)選的，有機(jī)酸抑制劑為甲酸、乳酸或馬來酸中至少一種。
[0016]優(yōu)選的有機(jī)酸抑制劑和無機(jī)酸抑制劑能夠在速凝劑體系中避免制備的無堿速凝劑在低壓負(fù)溫(0.06MPa，
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20℃)條件下出現(xiàn)上凍和結(jié)晶析出的問題。
[0017]優(yōu)選的，所述氫氧化鋁的粒徑≥800目，氫氧化鋁的含量≥99％。
[0018]優(yōu)選的，所述絡(luò)合穩(wěn)定劑為質(zhì)量比為1:0.85
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1.25:0.85
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1.25的三乙醇胺、二乙醇胺和三異丙醇胺的混合物。
[0019]優(yōu)選的，本專利技術(shù)還提供上述所述防凍無堿液體速凝劑的制備方法，包括如下步驟：
[0020]按設(shè)計(jì)配比稱取各組分，將稱取的無機(jī)酸抑制劑、有機(jī)酸抑制劑和pH調(diào)節(jié)劑分散于水中，升溫至70℃
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80℃加入45wt％
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55wt％的鋁鹽，保溫25min
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30min，繼續(xù)加入剩余的鋁鹽，保溫1.5h
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2h，混合均勻，降溫，加入稱取的絡(luò)合穩(wěn)定劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，得所述防凍無堿液體速凝劑。
[0021]本專利技術(shù)還提供上述所述防凍無堿液體速凝劑在噴射混凝土中的應(yīng)用，所述噴射混凝土的施工條件為低壓負(fù)溫。
[0022]本專利技術(shù)包括如下幾個(gè)專利技術(shù)點(diǎn)：
[0023](1)本專利技術(shù)通過引入有機(jī)酸抑制劑和無機(jī)酸抑制劑，還能與特定的絡(luò)合穩(wěn)定劑協(xié)同作用，提高無堿液體速凝劑在低壓負(fù)溫條件下的穩(wěn)定性，可有效地延緩Al
3+
的析出沉淀，
解決了無堿液體速凝劑在低壓負(fù)溫條件下(0.06MPa，
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20℃)會出現(xiàn)上凍、結(jié)晶析出的問題，保證了噴射混凝土在高海拔、低壓負(fù)溫條件下順利施工；
[0024](2)本專利技術(shù)添加的特定本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種防凍無堿液體速凝劑，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的組分：鋁鹽50％
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65％，無機(jī)酸抑制劑2％
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4％，有機(jī)酸抑制劑2％
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4％，絡(luò)合穩(wěn)定劑8％
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12％，pH調(diào)節(jié)劑3％
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5％，余量為水；其中，所述鋁鹽為質(zhì)量比1:0.3
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3.2的十八水硫酸鋁和聚合硫酸鋁的混合物；所述絡(luò)合穩(wěn)定劑為三乙醇胺、二乙醇胺和三異丙醇胺的混合物；所述pH調(diào)節(jié)劑為普通擬薄水鋁石或氫氧化鋁中至少一種。2.如權(quán)利要求1所述的防凍無堿液體速凝劑，其特征在于，所述十八水硫酸鋁中氧化鋁的含量為15.6％
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17％；和/或所述聚合硫酸鋁中氧化鋁的含量為15.6％
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17％。3.如權(quán)利要求1所述的防凍無堿液體速凝劑，其特征在于，所述無機(jī)酸抑制劑為氟硼酸和磷酸的混合物。4.如權(quán)利要求3所述的防凍無堿液體速凝劑，其特征在于，所述無機(jī)酸抑制劑為質(zhì)量比為0.1
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0.5:1的氟硼酸和磷酸的混合物。5.如權(quán)利要求1所述的防凍無堿液體速凝劑，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范冬冬，林春紅，馬騰飛，朱宗建，黃海，汪志勇，李瑞一，汪春滿，李雙，余錦南，張學(xué)亮，于春松，馬亮東，張齊鑫，孔云，元強(qiáng)，路景海，
申請(專利權(quán))人：高速鐵路建造技術(shù)國家工程研究中心中鐵四局集團(tuán)有限公司云南中鐵新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：