[發明專利]一種無堿液體速凝劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202011186114.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112299740B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 周博儒;鄭濤;王軍;趙日煦;高飛;熊龍;李興;邢菊香;包明;余昆
• 申請（專利權）人: 中建商品混凝土有限公司;中建西部建設股份有限公司
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C04B103/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種無堿液體速凝劑，其組成按重量份數計如下：硫酸鋁50～55份；有機胺3～5份；功能助劑4～10份；無機酸0.5～1份；去離子水40～50份。其中功能助劑是具有反聚電解質效應和微交聯效應的兩性微交聯聚合物，其具有非常明顯的抗沉降和抗凍效果，將其應用到無堿液體速凝劑的制備中，可使速凝劑中的主要成分硫酸鋁在溶液中穩定存在，減少沉降和凍結發生，為硫酸鋁型無堿液體速凝劑的推廣應用拓寬了道路。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，特別涉及一種無堿液體速凝劑及其制備方法。

背景技術

速凝劑是一種用于噴射混凝土中，能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑，被廣泛應用于隧道工程、水利水電、護坡支護、礦山、地下工程和工程修補等諸多領域。近年來，隨著我國基礎設施建設和城市建設的快速發展，噴射混凝土在工程中的作用越來越大了，需求量也不斷加大。隨著隧道施工技術越來越多地在西部地區的高速公路和鐵路建設中被采用，而噴射混凝土的高質量是確保我國優質基礎設施工程和長使用壽命的首要因素，因此，研發出性能更優良的噴射混凝土就顯得非常重要了。

硫酸鋁系無堿液體速凝劑主要采用氫氟酸和氟硅酸鹽體系進行改性，可以顯著改善無堿液體速凝劑的凝結時間和砂漿強度。氫氟酸是一種易揮發的劇毒液體，對人體具有巨大的危害，不利于無堿液體速凝劑的實際應用，而采用氟硅酸鎂為主的氟硅酸鹽制備的無堿液體速凝劑也存在著穩定性差的問題。硫酸鋁系列液體速凝劑穩定性差歸根到底是飽和硫酸鋁溶液中的鋁離子極易發生水解、聚合和沉淀反應，最終導致液體速凝劑體系失穩變成凝膠狀。另外，高海拔高緯度地區的地下工程施工更要求速凝劑產品具有良好的抗凍性，而鋁鹽材料在低溫環境下極易發生結晶析出，如何降低鋁鹽材料低溫下的冰點溫度，實現其抗凍性提升也是一大難點。

專利CN 107298540 A公開了一種抗凍型無堿速凝劑及其制備方法與應用，無堿速凝劑由以下組分按質量百分數制備而成：硫酸鋁：40～58％；醇胺：5～10％；氟化物：0.5～3％；穩定劑：0.5～2.5％；水：34～50％；防凍液由以下組分按質量百分數制備而成：甘氨酸：41～49.5％；可溶性淀粉：0.1～0.6％；水：50～58.5％。該發明專利能使水泥凈漿初凝時間控制在3min以內，終凝時間控制在7min以內，水泥膠砂7d抗壓強度達到10MPa以上，28d抗壓強度達到49MPa以上，-20℃下抗凍性能達到15天。該發明提供的一種抗凍型無堿速凝劑雖然具有一定程度的抗凍性，但關于無堿液體速凝劑的儲存穩定性并未提及。

專利CN 109111145 A公開了一種高穩定性低堿液體速凝劑及其制備方法，無堿速凝劑由以下組分按質量百分數制備而成：硫酸鋁：45～60％；氟化鈉：8～15％；穩定劑：5～10％，其余部分為水，穩定劑為乙醇胺磷酸酯、二乙醇胺磷酸酯、三乙醇胺磷酸酯、三乙醇胺硼酸酯和硼化二乙醇胺磷酸酯中的一種或多種混合物。該發明專利能使水泥凈漿初凝時間控制在2min30s以內，終凝時間控制在4min以內，水泥膠砂1d抗壓強度達到11.9MPa以上，28d抗壓強度達到46MPa以上，穩定期能達到30天。該發明提供的一種高穩定性低堿液體速凝劑雖然具有一定穩定性，但關于無堿液體速凝劑的抗凍性并未提及。

發明內容

本發明的目的在于提供一種儲存期長且抗凍性好的無堿液體速凝劑及其制備方法，該速凝劑同時具有抗沉降和抗凍結作用，用于噴射混凝土中可使速凝劑中的主要成分硫酸鋁在溶液中穩定存在，減少沉降和凍結發生。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種無堿液體速凝劑，其組成按重量份數計如下：

按上述方案，所述功能助劑按以下方式制備而來：

1)使用1，5-戊基磺酸內酯、戊基丙烯酰氧乙基二甲基胺、聚乙二醇醚和少量的對苯二酚進行聚合反應，生成功能單體戊基丙烯酰氧聚乙二醇醚乙基二甲基胺基戊磺酸鹽，該功能單體具有如下分子結構式：