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有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂及其制备方法

本发明涉及速凝剂生产技术领域,是一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂及其制备方法,前者原料包括九水合硝酸铝、酸性硅溶胶、氟硅酸镁、纤维素醚和水。按下述方法得到:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。本发明制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂能提高混凝土的抗渗性和抗压强度,同时,主成分含有硝酸根,对混凝土具有防腐蚀的作用,延长了混凝土的寿命。

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  • 专利号: CN111253108A
  • 归属方: 五家渠格辉新材料有限责任公司
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  • 专利号: CN111253108A
  • 归属方: 五家渠格辉新材料有限责任公司
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  • 权利要求


    1.       一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于原料按重量份计包括九水合硝酸铝40份至60份、酸性硅溶胶5份至10份、氟硅酸镁1份至3份、纤维素醚0.1份至1份和水30份至55份。


    2.       根据权利要求1所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于按下述方法得到:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    3.       根据权利要求1或2所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。


    4.       根据权利要求1或2所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于搅拌时间为0.8h至1.2h。


    5.       根据权利要求3所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于搅拌时间为0.8h至1.2h。


    6.       根据权利要求1或2或5所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    7.       根据权利要求3所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    8.       根据权利要求4所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,其特征在于原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    9.       一种根据权利要求1至8中任意一项所述的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的制备方法,其特征在于按下述方法进行:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    说明

    说明


    [0001] 本发明涉及速凝剂生产技术领域,是一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂及其制备方法。


    背景技术

    [0002] 由于传统速凝剂碱含量高,造成混凝土后期的碱集料反应,使得混凝土寿命降低。近年来,国外已经在喷射混凝土中大量应用无碱类速凝剂,国内在喷射混凝土领域应用无碱速凝剂,起步时间不长,但发展迅速,现有的无碱速凝剂以硫酸铝为主成分,避免了碱金属盐的使用,从而起到避免混凝土的碱集料反应,但是,硫酸铝中的硫酸根对混凝土也有着侵蚀的作用,硫酸根与混凝土中游离的钙离子反应生成硫酸钙石膏结晶,产生膨胀而破坏混凝土的结构,同样影响到混凝土的寿命。



    发明内容

    [0003] 本发明提供了一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有无碱速凝剂硫酸铝对混凝土存在的侵蚀问题。


    [0004] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,原料按重量份计包括九水合硝酸铝40份至60份、酸性硅溶胶5份至10份、氟硅酸镁1份至3份、纤维素醚0.1份至1份和水30份至55份。


    [0005] 下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:


      上述有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,按下述方法得到:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0006] 上述纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。


    [0007] 上述搅拌时间为0.8h至1.2h。


    [0008] 上述原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    [0009] 本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的制备方法,按下述方法进行:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0010] 下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进:


      上述纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。


    [0011] 上述搅拌时间为0.8h至1.2h。


    [0012] 上述原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    [0013] 本发明解决了以硫酸铝为主成分的无碱速凝剂的应用缺陷,提供了一种无硫酸根离子、无碱金属离子的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,既避免碱金属离子造成的碱集料反应,又避免硫酸根离子对混凝土的侵蚀,产品中无损害混凝土耐久性的成分,由于主成分中含有硝酸根,具有对混凝土中的钢筋有防腐蚀的作用,更有益于混凝土的耐久性。


    [0014] 本发明的其它组分相互配合作用,同样有益于混凝土的耐久性,其中,酸性硅溶胶是一种纳米材料,能填充混凝土凝固时所产生的微细裂缝,进而提高混凝土的抗渗性和抗压强度;氟硅酸镁遇混凝土中游离碱水解,能产生立体构造的水合硅胶,能加快混凝土的凝固并形成较高强度的混凝土;纤维素醚通过增加混凝土的粘度,来提高混凝土的稳定性。


    [0015] 因此,本发明制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂能提高混凝土的抗渗性和抗压强度,同时,主成分含有硝酸根,对混凝土具有防腐蚀的作用,延长了混凝土的寿命。



    具体实施方式

    [0016] 本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明,均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品;本发明中的百分数如没有特殊说明,均为质量百分数;本发明中的溶液若没有特殊说明,均为溶剂为水的水溶液,例如,盐酸溶液即为盐酸水溶液;本发明中的常温、室温一般指15℃到25℃的温度,一般定义为25℃。


    [0017] 下面结合实施例对本发明作进一步描述:


      实施例1:该有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,原料按重量份计包括九水合硝酸铝40份至60份、酸性硅溶胶5份至10份、氟硅酸镁1份至3份、纤维素醚0.1份至1份和水30份至55份。


    [0018] 实施例2:该有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,按下述方法得到:用所需量的水将所需量的九水合硝酸铝溶解后,加入所需量的酸性硅溶胶、氟硅酸镁和纤维素醚,搅拌后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0019] 实施例3:作为上述实施例的优化,纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。


    [0020] 实施例4:作为上述实施例的优化,搅拌时间为0.8h至1.2h。


    [0021] 实施例5:作为上述实施例的优化,原料九水合硝酸铝,按下述方法得到:将氢氧化铝和水混合搅匀,再连续滴加浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝;氢氧化铝和硝酸的质量比为1:3至4。


    [0022] 实施例6:用30份至55份的水将40份至60份的九水合硝酸铝溶解后,加入5份至10份的酸性硅溶胶、1份至3份的氟硅酸镁和0.1份至1份的纤维素醚,搅拌0.8h至1.2h后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0023] 实施例7:将10份氢氧化铝和22份水混合搅匀,再连续滴加37份浓度为66%至70%硝酸,控制滴加时间为0.8h至1.2h,控制温度为88℃至92℃,搅拌1.8h至2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,加入31份的水降温至28℃至32℃后得到九水合硝酸铝,再加入5份至10份的酸性硅溶胶、1份至3份的氟硅酸镁和0.1份至1份的羟丙基甲基纤维素,搅拌0.8h至1.2h后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0024] 实施例8:将10份氢氧化铝和22份水混合搅匀,再连续滴加37份浓度为70%硝酸,控制滴加时间为1.2h,控制温度为92℃,搅拌2.2h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,加入31份的水降温至32℃后得到九水合硝酸铝,再加入10份的酸性硅溶胶、3份的氟硅酸镁和1份的羟丙基甲基纤维素,搅拌1.2h后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0025] 实施例9:将10份氢氧化铝和22份水混合搅匀,再连续滴加37份浓度为66%硝酸,控制滴加时间为0.8h,控制温度为88℃,搅拌1.8h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,加入31份的水降温至28℃后得到九水合硝酸铝,再加入5份的酸性硅溶胶、1份的氟硅酸镁和0.1份的羟丙基甲基纤维素,搅拌0.8h后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0026] 实施例10:将10份氢氧化铝和22份水混合搅匀,再连续滴加37份浓度为68%硝酸,控制滴加时间为1.0h,控制温度为90℃,搅拌2.0h至完全溶解,控制终点pH值为4至6,加入31份的水降温至30℃后得到九水合硝酸铝,再加入5份的酸性硅溶胶、2份的氟硅酸镁和1份的羟丙基甲基纤维素,搅拌1.0h后得到有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂。


    [0027] 上述水为去除钙镁离子的软化水。


    [0028] 以下为对上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂和市售以硫酸铝为主成分的无碱速凝剂的化学指标和性能指标进行考察。


    [0029](一)化学指标


      试验样品:对比例:采用市售以硫酸铝为主成分的无碱速凝剂(由百强建筑材料厂公司提供)。


    [0030] 试验方法:按照GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》中的检测方法对对比例和上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的化学指标进行检测,化学指标包括碱含量及硫酸根含量。


    [0031] 试验结果:对比例和上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的碱含量及硫酸根含量,如表1所示,上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的硫酸根含量均未检出,且碱含量均≤1.0,均符合国标的要求。


    [0032](二)性能指标


      试验样品:将对比例和上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂以5%掺量分别掺入净浆和砂浆中,混匀。


    [0033] 试验方法:按照GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》对上述试验样品的性能指标进行检测,性能指标包括掺加净浆凝结时间和砂浆强度。


    [0034] 试验结果:各试验样品的净浆凝结时间和砂浆强度,如表2所示,上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂掺入净浆后的初凝时间和终凝时间相比对比例掺入净浆后的初凝时间和终凝时间更短,凝结速度更快;上述实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂掺入砂浆后的1d抗压强度、28d抗压强度比和90d抗压强度保留率优于对比例掺入砂浆后的1d抗压强度、28d抗压强度比和90d抗压强度保留率。因此,本发明实施例8至实施例10制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂的性能指标符合国家标准并优于市售以硫酸铝为主成分的无碱速凝剂的性能指标。


    [0035] 综上所述,本发明解决了以硫酸铝为主成分的无碱速凝剂的应用缺陷,提供了一种无硫酸根离子、无碱金属离子的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂,既避免碱金属离子造成的碱集料反应,又避免硫酸根离子对混凝土的侵蚀,产品中无损害混凝土耐久性的成分,由于主成分中含有硝酸根,具有对混凝土中的钢筋有防腐蚀的作用,更有益于混凝土的耐久性。


    [0036] 本发明的其它组分相互配合作用,同样有益于混凝土的耐久性,其中,酸性硅溶胶是一种纳米材料,能填充混凝土凝固时所产生的微细裂缝,进而提高混凝土的抗渗性和抗压强度;氟硅酸镁遇混凝土中游离碱水解,能产生立体构造的水合硅胶,能加快混凝土的凝固并形成较高强度的混凝土;纤维素醚通过增加混凝土的粘度,来提高混凝土的稳定性。


    [0037] 因此,本发明制备的有益于喷射混凝土耐久性的无硫无碱速凝剂能提高混凝土的抗渗性和抗压强度,同时,主成分含有硝酸根,对混凝土具有防腐蚀的作用,延长了混凝土的寿命。


    [0038] 以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。


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