[发明专利]一种液体无碱速凝剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种液体无碱速凝剂及其制备方法与应用，该液体无碱速凝剂包括如下重量百分比的组分：硫酸铝20％～30％，酒石酸铝30％～50％，醇胺4％～15％，聚酯多元醇5％～10％，多羟基化合物5％～10％，有机酸1％～5％和硫酸镁4％～5％，溶剂为水，本发明制备得到的液体无碱速凝剂在2wt％～5wt％的掺量下，水泥净浆初凝时间为3～4min、终凝时间为5～7min，并且使砂浆1d的抗压强度达到13～15MPa，28d抗压强度比大于105％，90d抗压强度保留率大于120％，均优于国标规定。整个制备过程中安全可靠、操作简便，对环境安全，在水泥相关领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种液体无碱速凝剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着交通隧道、矿山巷道支护、修复加固和防水堵漏等工程的大量建设，湿法喷射混凝土凭借其具有工艺施工效率高、施工环境污染小、回弹率低的优点，已逐渐取代传统的干法喷射混凝土工艺，而具有快速凝结硬化功能的液体速凝剂成为现代湿法喷射混凝土中必不可少的外加剂。液体速凝剂主要分为有碱速凝剂和无碱速凝剂。有碱速凝剂由于其碱含量较高，对人体腐蚀性大，且会导致后期强度降低，影响混凝土的耐久性；无碱液体速凝剂解决了传统速凝剂腐蚀性强、后期强度低、对混凝土耐久性有不良影响等问题，降低了喷射混凝土发生碱集料反应的可能性。

目前无碱液体速凝剂应用最多的为硫酸铝系。硫酸铝作为促凝组分具有很好的效果，硫酸铝的快速溶解使水化初期溶液中硫酸根离子浓度骤增，它与溶液中的Al₂O₃、Ca(OH)₂发生反应，快速生成微细针柱状钙矾石和中间产物次生石膏，这些新晶体能够在水泥颗粒间穿插生成网络状结构而实现速凝。但硫酸铝溶解度不大，用硫酸铝饱和溶液作为液体速凝剂时，一般当掺量达到水泥质量的12.0wt％时才能满足速凝剂合格品要求，但过高的掺量会导致速凝剂短期迅速释放，掺加量分散不均匀，导致水泥凝结速率的不一致，对水泥强度造成不良影响。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种的液体无碱速凝剂，该速凝剂具备掺量低，掺加后分散易均匀，水泥水化速率快，水泥早期强度高的优势。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种液体无碱速凝剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：硫酸铝20％～30％，酒石酸铝30％～50％，醇胺4％～15％，聚酯多元醇5％～10％，多羟基化合物5％～10％，有机酸1％～5％和硫酸镁4％～5％，溶剂为水。

相比于现有方法，本发明提供的液体无碱速凝剂具有以下优势：

本发明以酒石酸根配位铝离子为活性中心，引入合理配比的硫酸铝增加铝离子浓度，并且通过上述铝盐溶解度的差异及其在水泥中分散度的不同，使钙矾石和中间产物次生石膏等新晶体网络状结构快速、均匀地分布，显著提升速凝效果和水泥后期强度，减少铝盐用量；醇胺、聚酯多元醇和多羟基化合物中所含的羟基功能基团，能够与Al³⁺离子配位交联，有效增强铝盐的溶解度和分散度，激活速凝剂活性；通过有机酸调节体系的pH，控制体系的pH在4～5之间，使得铝盐中的铝离子活性达到最大。多羟基化合物中的羟基和羧基以及有机酸的羧基能够与醇胺中的氨基形成氢键，进一步增强体系的交联，增加体系的活性；硫酸镁为速凝剂辅助组分，能够增加水化产物强度，提高速凝效果。通过上述组分的配合能够获得一种高活性复合交联体系，有效提高水泥的水化速率和早期强度。

优选地，所述醇胺为二乙醇胺、二甲基乙醇胺、异丙醇胺、三异丙醇胺或N-甲基二乙醇胺中的至少一种。

优选地，所述聚酯多元醇为甲基丙烯酸乙二醇酯二醇或聚己二酸戊二醇酯三醇中的至少一种。

优选地，所述多羟基化合物为2-羟甲基丙酸、3-羟甲基丙酸、1,2丙二醇、2-甲基丙三醇、二甲基丙二醇、季戊四醇或三羟甲基丙烷中的至少一种。