(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111892322 A(43)申请公布日 2020.11.06
(21)申请号 202010801940.6(22)申请日 2020.08.27
(71)申请人 衡阳市九州建材有限公司
地址 421000 湖南省衡阳市雁峰区岳屏镇
前进村贺雷冲组(72)发明人 刘少林 刘俊杰 田帅 廖文文
凌志 邓凯 (74)专利代理机构 北京睿博行远知识产权代理
有限公司 11297
代理人 刘桂荣(51)Int.Cl.
C04B 24/12(2006.01)C04B 103/12(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种混凝土液体速凝剂
(57)摘要
本发明公开了一种混凝土液体速凝剂，涉及液体速凝剂技术领域，所述具体的制备步骤包括：步骤一、按重量分别称取原料：氢氧化铝30%、氢氧化镁20%、硫酸铝50%、氢氟酸溶液35%、氟硅酸25%、添加剂1.8%、稳定剂0.8%和分散增强剂10.5%；步骤二、将步骤一中的氢氧化铝和氢氧化镁在水中进行混合，然后再加入氢氟酸溶液和氟硅酸，并在常温下进行搅拌，10min；步骤三、将步骤二制取的溶液进行加热，温度为60℃，在恒温状态下加入添加剂、稳定剂以及硫酸铝10%，搅拌30min后，加入硫酸铝40%。本发明提供的混凝土液体速凝剂，掺量低、1d强度高、水泥适应性好、生产成本低。
CN 111892322 ACN 111892322 A
权 利 要 求 书
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1.一种混凝土液体速凝剂，其特征在于，所述具体的制备步骤包括：步骤一、按重量分别称取原料：氢氧化铝30%、氢氧化镁20%、硫酸铝50%、氢氟酸溶液35%、氟硅酸25%、添加剂1.8%、稳定剂0.8%和分散增强剂10.5%；
步骤二、将步骤一中的氢氧化铝和氢氧化镁在水中进行混合，然后再加入氢氟酸溶液和氟硅酸，并在常温下进行搅拌，10min；
步骤三、将步骤二制取的溶液进行加热，温度为60℃，在恒温状态下加入添加剂、稳定剂以及硫酸铝10%，搅拌30min后，加入硫酸铝40%，开始加温并恒温在70℃，搅拌50min；
步骤四、完成步骤三之后，停止加热，使液体温度降低至50℃，然后在恒温状态加入分散增强剂，搅拌20min，即可制取速凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土液体速凝剂，其特征在于，所述添加剂可以为硫酸、盐酸以及柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土液体速凝剂，其特征在于，所述稳定剂为沉淀水合硅酸镁。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土液体速凝剂，其特征在于，所述分散增强剂为二乙醇胺。
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说 明 书一种混凝土液体速凝剂
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技术领域
[0001]本发明涉及液体速凝剂技术领域，具体是一种混凝土液体速凝剂。
背景技术
[0002]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，具有快速凝结硬化功能的速凝剂成为现代喷射混凝土必不可少的外加剂。[0003]速凝剂是使水泥胶结料迅速凝结硬化的外加剂，其主要功能就是是缩短胶结料的凝结时司、减少回弹、提高早期强度，从而满足矿井巷、铁路隧道以及抢修加固高速公路边坡等工程的施工要求。而喷射混凝土的应用和速凝剂技术的进步密切相关，目前工程上使用较广的为含碱量较高的铝酸盐速凝剂，而这种速凝剂在长时间的实践下逐渐被人们发现其28d抗压强度比低、高碱性腐蚀性强、潜在的碱集料反应危害，严重影响到整体的工程质量和强度。而为解决这一问题，无碱速凝剂孕育而生，而相比碱液体速凝剂而言虽然对其存在的问题有所改进，但是依旧存在着掺量高、1d强度低、水泥适应性差以及生产成本高的问题，因此限制这种无碱速凝剂在工程中的应用，使用碱液体速凝剂的使用比依旧占有很大的使用比例。
[0004]如何改变无碱速凝剂现存问题，从而使得掺量低、1d强度高、水泥适应性好、生产成本低的液体速凝剂，亟待解决。发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种混凝土液体速凝剂，以解决上述背景技术中提出的无碱速凝剂掺量高、1d强度低、水泥适应性差以及生产成本高的问题。[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土液体速凝剂，所述具体的制备步骤包括：
步骤一、按重量分别称取原料：氢氧化铝30%、氢氧化镁20%、硫酸铝50%、氢氟酸溶液35%、氟硅酸25%、添加剂1.8%、稳定剂0.8%和分散增强剂10.5%；
步骤二、将步骤一中的氢氧化铝和氢氧化镁在水中进行混合，然后再加入氢氟酸溶液和氟硅酸，并在常温下进行搅拌，10min；
步骤三、将步骤二制取的溶液进行加热，温度为60℃，在恒温状态下加入添加剂、稳定剂以及硫酸铝10%，搅拌30min后，加入硫酸铝40%，开始加温并恒温在70℃，搅拌50min。[0007]步骤四、完成步骤三之后，停止加热，使液体温度降低至50℃，然后在恒温状态加入分散增强剂，搅拌20min，即可制取速凝剂。[0008]作为本发明再进一步的方案：所述添加剂可以为硫酸、盐酸以及柠檬酸。[0009]作为本发明再进一步的方案：所述稳定剂为沉淀水合硅酸镁。[0010]作为本发明再进一步的方案：所述分散增强剂为二乙醇胺。[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种混凝土液体速凝剂，通过对AL-F综合物最佳配比，即铝和氟离子在60℃反应下引入Mg+和Si+，从而使得速凝剂早期
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说 明 书
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的强度更加可靠，并且利用氟硅酸替代HF溶液制取速凝剂，可减低器生产成本，并且速溶剂含有的Mg+、Si+、F以及Al与水泥中的Fe+和CO+元素不会发生法学反应，保证了其稳定性，增加了掺量。
附图说明
[0012]图1为本发明样本I结构示意图；
图2为本发明样本II结构示意图；图3为本发明样本III结构示意图；图4为本发明样本IV结构示意图；图5为本发明样本V结构示意图；图6为本发明样本VI结构示意图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014]本发明提供的一种混凝土液体速凝剂，其具体的制备步骤包括：
步骤一、按重量分别称取原料：氢氧化铝30%、氢氧化镁20%、硫酸铝50%、氢氟酸溶液35%、氟硅酸25%、添加剂（硫酸、盐酸以及柠檬酸）1.8%、稳定剂（沉淀水合硅酸镁）0.8%和分散增强剂（二乙醇胺）10.5%；
步骤二、将步骤一中的氢氧化铝和氢氧化镁在水中进行混合，然后再加入氢氟酸溶液和氟硅酸，并在常温下进行搅拌，10min；
步骤三、将步骤二制取的溶液进行加热，温度为60℃，在恒温状态下加入添加剂、稳定剂以及硫酸铝10%，搅拌30min后，加入硫酸铝40%，开始加温并恒温在70℃，搅拌50min。[0015]步骤四、完成步骤三之后，停止加热，使液体温度降低至50℃，然后在恒温状态加入分散增强剂，搅拌20min，即可制取速凝剂。[0016]进一步的，通过以下的实验对市面上任一一款无碱速凝剂（A1）和本发明制备方法取得无碱速凝剂（A2）分别在复合国家水泥标准的三种普通硅酸盐水泥：基准水泥（C1）、海螺水泥（C2）以及八公山水泥（C3）进行实验对比。[0017]将无碱速凝剂（A1）分别与基准水泥（C1）、海螺水泥（C2）以及八公山水泥（C3）混合制备出样本I、样本II和样本III；
将无碱速凝剂（A2）分别与基准水泥（C1）、海螺水泥（C2）以及八公山水泥（C3）混合制备出样本IV、样本V和样本VI；
实施例一
根据对速凝剂是水凝粘结的时间进行记录，并制取以下表格以供分析：
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根据样本实验数据的对比可以清晰的发现无碱速凝剂（A2）相比无碱速凝剂（A1）凝结的时间更短。
[0018]实施例二、
使用切割工具分别取出样本I、样本II、样本III、样本IV、样本V和样本VI中心部分，并通过SEM分析法对样本进行分析：
对掺加8%速凝剂的样本的浆体结构的SEM图进分析，从图中看出，样本I、样本II和样本III水泥浆体硬化界面均呈现出轮廓模糊外形不定的C-S-H凝胶分布在浆体硬化视野。而在水泥颗粒表面生长出针状的晶体，且CH与C-S-H凝胶结合在一起；
而样本IV、样本V和样本VI，晶体密集分布于整个硬化视野，其呈粗棒状，独立无规则生长且无取向性；由于生成了小而密的晶体而加快了水泥水化。而-S-H凝胶则填充在晶体的网状结构中，使浆体迅速失去流动性，从而明显地缩短初凝与终凝时间。[0019]综上，速溶剂的添加使得水泥中的水产物结构更加致密，且CH与不同形态的C-S-H凝胶粘接在一起，分布与整个硬化视野。而添加了无碱速凝剂（A1）的样本，CH呈层状，晶体轮廓清晰尺寸较大，并紧密地重叠在一起生长在C-S-H凝胶上；而添加了无碱速凝剂（A2），CH外形轮廓模糊，并且与C-S-H凝胶紧密结合在一起，硬化浆体中的间隙空洞减少。从而使得整个岩体的密度更高，稳定性更强，且掺量高。[0020]实施例三、
选取Al-F络合物中AI3+浓度为0.08mol/kg，以部分Mg(OH)2按理论比例替代Al(OH)3研究Mg2+替代AI3+形成Al-Mg-F络合物后对液体速凝剂性能的影响，对海螺水泥进行实验，试验结果如表2所示。
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由表2可以看出，随着Mg（OH）（OH）所制速凝剂pH2替代Al3比例由0逐渐增加至100%，
值几乎无变化，稳定性时间逐渐降低，促凝性能逐渐降低，1d抗压强度呈上升趋势。分析如下:(1)Mg替代比增加，稳定性逐渐降低，可能是因为F-络合AI3+的能力比Mg2+强，且能形成溶解度较大的α型三水氟化铝，而F-和Mg2+只能形成溶解度较低的MgF2使悬浮液颗粒容易聚沉，导致稳定性下降。促凝性能下降是因为Al2O3含量逐渐降低，导致体系中的活性AI3+减少所致。1d抗压强度上升说明Mg2+有提高水泥石早期强度作用。[0022]综上，当Mg(OH)2替代率为12.5%时速凝剂的性能最佳，稳定性、促凝性能良好，1d抗压强度提高了1.1MPa。其它替代率比例时稳定性均有所下降。[0023]综上所述，通过对AL-F综合物最佳配比，即铝和氟离子在60℃反应下引入Mg+和Si+，从而使得速凝剂早期的强度更加可靠，并且利用氟硅酸替代HF溶液制取速凝剂，可减低器生产成本，并且速溶剂含有的Mg+、Si+、F以及Al与水泥中的Fe+和CO+元素不会发生法学反应，保证了其稳定性，增加了掺量。[0024]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。[0025]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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说 明 书 附 图
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