專利名稱：一種無氯低堿型粉體速凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種混凝土添加劑，特別涉及一種無氯低堿型粉體速凝劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水泥速凝劑(簡(jiǎn)稱速凝劑)也稱促凝劑，是一種能促進(jìn)水泥或混凝土快速凝結(jié)的化學(xué)外加劑，它能顯著縮短混凝土由漿體變?yōu)楣虘B(tài)所需時(shí)間，在幾分鐘內(nèi)就可以使之失去流動(dòng)性并硬化，十幾分鐘即可達(dá)到終凝，早期強(qiáng)度高。速凝劑作為一種化工產(chǎn)品，其生產(chǎn)和使用可以追溯到20世紀(jì)30年代[1]。速凝劑的誕生和使用使得噴射混凝土施工成為可能，對(duì)井巷錨噴支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)立起到重要作用。 隨著噴射混凝土技術(shù)在巖土工程中的廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展，人們開始重視混凝土速凝劑的研究。速凝劑能夠使噴料快速凝結(jié)，防止噴層在重力作用下大量脫落，使混凝土迅速達(dá)到一定的強(qiáng)度并及早形成具有一定支承能力的支護(hù)層來滿足噴射混凝土工程的特殊要求。為了減少回彈率，或遇軟弱破碎圍巖及地下水滲漏，以及支護(hù)施工緊跟開挖面需要抵御爆破震動(dòng)影響等情況時(shí)，一般要求噴射混凝土具有早凝、早強(qiáng)等特性。為此，通常需要摻加速凝劑。Nitto化學(xué)工業(yè)有限公司[2]采用堿金屬的硫酸鹽或碳酸鹽再加入一種水溶性的鋁鹽或碳酸鎂合成速凝劑。HiiOse等研制的一種速凝劑，由70%鋁酸鈣、25%的鋁酸鈉和5%的碳酸鈉組成。Kawamura等采用Al2 (SO4) 3作為無堿速凝劑，將2份Al2 (SO4) 3加入到98份水泥砂漿中就觀察到速凝效果。Ogawa采用鋁酸鈣、硫酸鹽和鋁酸鈉為速凝劑的主要成分，其中鋁酸鈉中的Na2OAl2O3小于I. O。美國及歐洲各國使用鈣鹽和鋁鹽代替堿金屬鹽來研制和生產(chǎn)無堿速凝劑。潘志華等[6]人利用石灰石、礬土、助熔劑CaF2和一些化學(xué)試劑合成水泥礦物型無堿速凝劑。該速凝劑的主要成分為C12A7和C11A7. CaF2。閡盤榮等采用合適比例的鈣質(zhì)和鋁質(zhì)原料,經(jīng)加熱處理后粉磨并加入適量的外加劑合成一種水泥礦物型速凝劑。目前國外生產(chǎn)的大多數(shù)速凝劑雖然性能優(yōu)良，但價(jià)格偏高。我國目前生產(chǎn)和銷售的速凝劑雖然沒有如此昂貴，但很多速凝劑與傳統(tǒng)的速凝劑相比價(jià)格偏高。與傳統(tǒng)速凝劑相比，目前研制和生產(chǎn)的新型無堿速凝劑和有機(jī)無機(jī)復(fù)合類速凝劑雖然具備后期強(qiáng)度損失小，生產(chǎn)和施工中粉塵小等優(yōu)點(diǎn)，但它們要達(dá)到滿意速凝效果的合適摻量一般比傳統(tǒng)速凝劑大。目前大多數(shù)速凝劑均是為了克服傳統(tǒng)速凝劑的缺陷而研制和生產(chǎn)的，但往往會(huì)顧此失彼。如我國開發(fā)的很多新型無堿速凝劑使施工中粉塵減少，同時(shí)后期強(qiáng)度損失小，但帶來了早期強(qiáng)度較低的問題，有的甚至達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)JC477的要求。目前國內(nèi)的速凝劑均為高堿性速凝劑。速凝劑還存在一定的技術(shù)問題以及負(fù)面影響，由于大量堿的引入導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度(28d強(qiáng)度)大幅度下降，下降程度可達(dá)30% 50%。從勞動(dòng)生理學(xué)和環(huán)境保護(hù)來看，這類堿性促凝劑有系列的副作用。由于它有強(qiáng)烈的腐蝕性，對(duì)噴射操作人員及掘進(jìn)作業(yè)人員的健康都有危害。此外，還會(huì)使地下水堿化而污染地下水，特別是對(duì)飲用水保護(hù)區(qū)域須倍加重視。對(duì)噴射混凝土還會(huì)產(chǎn)生不良影響，會(huì)或多或少地降低其最終強(qiáng)度、密水性、耐凍融能力，從而使混凝土的耐久性下降。所以，在我國目前速凝劑的發(fā)展水平前提下，研制集速凝、低摻量、低腐蝕、高強(qiáng)度、綜合性能優(yōu)良、價(jià)格合理的無堿液態(tài)速凝劑有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種混凝土速凝劑，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一方面涉及一種無氯低堿型噴射混凝土速凝劑，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，包括或者不包括其它成分；所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述硫酸鋁的量為I. 0-3. O重量份，氟化鈉的量為0-2. O重量份，優(yōu)選為O. 3-0. 7重量份；偏鋁酸鈉的量為0-1. O重量份，優(yōu)選為O. 3-0. 7
重量份。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于硫酸鋁的量為I. 5重量份、偏鋁酸鈉的量為O. 5重量份、氟化鈉的量為O. 5重量份。本發(fā)明另一方面還涉及上述速凝劑在加快混凝土凝結(jié)速度上的應(yīng)用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于將速凝劑加入到混凝土中，所述混凝土中的水泥組分用量為100重量份。本發(fā)明另一方面還涉及上述速凝劑在提高混凝土早期抗壓強(qiáng)度上的應(yīng)用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于所述的混凝土 28d抗壓強(qiáng)度比超過90%，優(yōu)選超過93%。本發(fā)明復(fù)配的速凝劑綜合了含堿速凝劑速凝效果好和無堿速凝劑對(duì)強(qiáng)度無損失的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也降低了配制的成本，提高了性價(jià)比。由此，配制出了低堿高效的速凝劑，同時(shí)也降低了速凝劑對(duì)人體的傷害。本發(fā)明適用于要求速凝的噴射混凝土，用復(fù)配的速凝劑改善水泥混凝土的性能、調(diào)節(jié)水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間，而不影響其后期強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式以下，結(jié)合一些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于這些具體的實(shí)施例。實(shí)施例I無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2.0% (按水泥質(zhì)量百分比計(jì)，以下同)、氟化鈉I. 5%配制而成，將二者按上述水泥質(zhì)量的百分比同時(shí)摻入水泥中，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時(shí)間為3min，終凝時(shí)間為5min，可使水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為I I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強(qiáng)度達(dá)14. 34MPa，28d抗壓強(qiáng)度比超過93%。實(shí)施例2無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2. O %、偏鋁酸鈉O. 75%配制而成，水泥中同時(shí)摻入二者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時(shí)間為3. 5min，終凝時(shí)間為6min，可使水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為I : I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強(qiáng)度達(dá)7. 42MPa，28d抗壓強(qiáng)度比超過90 %。實(shí)施例3無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2. O %、偏鋁酸鈉O. 25 %、氟化鈉O. 25%配制而成，水泥中同時(shí)摻入三者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時(shí)間為
2.5min,終凝時(shí)間為4. 5min,可使水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為1:1.5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強(qiáng)度達(dá)8. 28MPa，28d抗壓強(qiáng)度比超過95%。實(shí)施例4無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁I. 5 %、偏鋁酸鈉O. 5 %、氟化鈉O. 5%配制而成，水泥中同時(shí)摻入三者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時(shí)間為 3min，終凝時(shí)間為7. 5min，可使水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為I : I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強(qiáng)度達(dá)8. 9MPa，28d抗壓強(qiáng)度比超過96 %。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種無氯低堿型粉體速凝劑，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，包括或者不包括其它成分；所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的速凝劑，其特征在于硫酸鋁的量為I.0-3. O重量份，氟化鈉的量為0-2. O重量份，優(yōu)選為O. 3-0. 7重量份；偏鋁酸鈉的量為0-1. O重量份，優(yōu)選為O. 3-0. 7重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的速凝劑，其特征在于硫酸鋁的量為I.5重量份、偏鋁酸鈉的量為O. 5重量份、氟化鈉的量為O. 5重量份。
4.權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的速凝劑在加快混凝土凝結(jié)速度上的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于將速凝劑加入到混凝土中，混凝土的用量為100重量份。
6.權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的速凝劑在提高混凝土早期抗壓強(qiáng)度上的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述的混凝土28d抗壓強(qiáng)度比超過90%， 優(yōu)選超過93%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無氯低堿型粉體速凝劑及其應(yīng)用，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。本發(fā)明復(fù)配的速凝劑綜合了含堿速凝劑速凝效果好和無堿速凝劑對(duì)強(qiáng)度無損失的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也降低了配制的成本，提高了性價(jià)比。由此，配制出了低堿高效的速凝劑，同時(shí)也降低了速凝劑對(duì)人體的傷害。本發(fā)明適用于要求速凝的噴射混凝土，用復(fù)配的速凝劑改善水泥混凝土的性能、調(diào)節(jié)水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間，而不影響其后期強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C04B103/12GK102976648SQ20121055134
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月8日
發(fā)明者王雨利, 楊雷, 羅樹瓊, 劉小星, 劉素霞 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)