本發(fā)明涉及一種高性能液體速凝劑組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：噴射混凝土技術(shù)是根據(jù)噴射水泥砂漿原理發(fā)展起來(lái)的，與普通混凝土相比較，噴射混凝土具有凝結(jié)速度快和早期強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，作業(yè)方式靈活，適用于井下、隧道等特殊環(huán)境下施工作業(yè)。速凝劑應(yīng)用技術(shù)在噴射混凝土實(shí)施過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，是噴射混凝土施工法中不可缺少的添加劑，其性能的優(yōu)劣直接影響到噴射混凝土的噴射質(zhì)量和使用性能。速凝劑不但可以加速水泥水化硬化，在很短的時(shí)間內(nèi)形成足夠的強(qiáng)度，而且可以增加噴射混凝土一次噴層厚度，縮短兩次噴覆之間的時(shí)間間隔，從而保證特殊施工的要求。20世紀(jì)30年代，國(guó)外就開(kāi)始研究和在工程施工中應(yīng)用速凝劑，最早投入工程的是以硅酸鈉為主要原材的無(wú)味液體。后來(lái)，國(guó)外又相繼出現(xiàn)了多種以堿金屬的鋁酸鹽、碳酸鹽為主要成分的速凝劑，這些速凝劑統(tǒng)稱(chēng)為傳統(tǒng)堿性速凝劑，施工過(guò)程中對(duì)人體的皮膚有腐蝕傷害作用，促凝效果一般，而且多數(shù)含有堿、氯成份，影響混凝土的耐久性等性能。這類(lèi)產(chǎn)品雖能滿足施工中對(duì)混凝土的促凝要求,但是摻加該類(lèi)速凝劑的混凝土后期強(qiáng)度損失非常嚴(yán)重，主要原因是傳統(tǒng)堿性速凝劑堿含量高，摻加入噴射混凝土后使水泥在水化初期形成疏松的鋁酸鹽水化物結(jié)構(gòu)，造成混凝土極易發(fā)生堿-骨料反應(yīng)，對(duì)其后期強(qiáng)度的發(fā)揮非常不利。近二十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始使用鈣鹽和鋁鹽來(lái)代替硅酸鹽和碳酸鹽等堿金屬鹽來(lái)研制并生產(chǎn)無(wú)堿（低堿）速凝劑，摻加無(wú)堿（低堿）速凝劑后，速凝效果顯著的同時(shí)亦能顯著提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度和減小其后期強(qiáng)度損失，且能提高混凝土的剪切強(qiáng)度和抗?jié)B能力以及混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。但這類(lèi)速凝劑產(chǎn)量大，容易分層沉淀，且對(duì)不同種類(lèi)水泥的適應(yīng)性問(wèn)題、漿體的和易性很差。如何結(jié)合工程實(shí)際情況，因地制宜、合理選材、對(duì)速凝劑進(jìn)行改性、優(yōu)化噴射混凝土的組成設(shè)計(jì)是保證噴射混凝土質(zhì)量的重要因素，是目前亟需解決的重要課題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)目前噴射混凝土回彈大、耐久性能差的現(xiàn)狀，通過(guò)化學(xué)改性，采用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合的技術(shù)手段，提供一種無(wú)堿、無(wú)氯、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激，兼具速凝、低腐蝕、高強(qiáng)度的高性能液體速凝劑及其制備方法。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高性能液體速凝劑組合物，所述組合物由下列重量百分比的原料組成：40～60%的無(wú)機(jī)鹽、10～30%的流變劑、5～10%的多元醇、1～5%的無(wú)機(jī)酸、1～5%的絮凝劑、0.5～1%的消泡劑、余量為水；其中，上述各原料的重量百分比之和為100%。具體地，所述組合物包括以下七種方案：方案一：無(wú)機(jī)鹽50%、流變劑20%、多元醇8%、無(wú)機(jī)酸3%、絮凝劑5%、消泡劑1%、水13%；方案二：無(wú)機(jī)鹽43%、流變劑22%、多元醇6%、無(wú)機(jī)酸2%、絮凝劑2%、消泡劑0.5%、水24.5%；方案三：無(wú)機(jī)鹽41%、流變劑30%、多元醇5%、無(wú)機(jī)酸5%、絮凝劑3%、消泡劑0.8%、水15.2%；方案四：無(wú)機(jī)鹽47%、流變劑25%、多元醇10%、無(wú)機(jī)酸4%、絮凝劑1%、消泡劑1%、水12%；方案五：無(wú)機(jī)鹽53%、流變劑27%、多元醇7%、無(wú)機(jī)酸1%、絮凝劑4%、消泡劑0.7%、水7.3%；方案六：無(wú)機(jī)鹽55%、流變劑18%、多元醇9%、無(wú)機(jī)酸3%、絮凝劑2%、消泡劑0.9%、水12.1%；方案七：無(wú)機(jī)鹽58%、流變劑14%、多元醇8%、無(wú)機(jī)酸2%、絮凝劑5%、消泡劑0.5%、水12.5%。具體地，所述無(wú)機(jī)鹽選自硫酸鋁、硝酸鋁、硫酸鈣、硝酸鈣、硫酸鐵、硝酸鐵、氟化鈉中的一種或多種。所屬無(wú)機(jī)鹽中的陰離子與水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的鈣離子反應(yīng)，使C3S表面難以形成雙電層結(jié)構(gòu)，從而使C3S的誘導(dǎo)期縮短甚至消失，進(jìn)而縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間，提高了水泥砂漿的早期強(qiáng)度，起到迅速縮短水泥初凝、終凝的作用。具體地，所述流變劑選自羥基羧酸、萘磺酸甲醛縮合物、磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、芳香族氨基磺酸鹽聚合物、脂肪族羥基磺酸鹽聚合物、木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂、羥基聚醚中的一種或多種。流變劑的主要作用是促進(jìn)無(wú)機(jī)離子與有機(jī)基團(tuán)或官能團(tuán)的配位結(jié)合，從而增加無(wú)機(jī)離子的穩(wěn)定性。具體地，所述多元醇選自乙二醇、丙二醇、丙三醇、異丙醇、季戊四醇中的一種或多種。多元醇的主要作用是作為無(wú)機(jī)鹽的共溶劑促進(jìn)形成穩(wěn)定的分散液，提高原料溶解性及產(chǎn)品穩(wěn)定性。具體地，所述無(wú)機(jī)酸選磷酸、氫氟酸、硫酸、高錳酸、過(guò)氧酸、硼酸中的一種或多種。無(wú)機(jī)酸的主要作用是為調(diào)節(jié)速凝劑PH值為酸性，防止速凝劑分層或析晶，達(dá)到延長(zhǎng)其保質(zhì)期的目的。具體地，所述絮凝劑選自陰離子聚丙烯酰胺、非離子聚丙烯酰胺、兩性離子聚丙烯酰胺、超高分子量聚丙烯酰胺中的一種或多種。絮凝劑水解后對(duì)電解質(zhì)有很好的相容性，可以很好的吸附在水泥漿體顆粒表面，從而產(chǎn)生橋聯(lián)效益，增稠速凝劑，以此提高噴射混凝土的粘度從而抑制噴射混凝土的回彈、增加噴射混凝土一次噴射厚度，達(dá)到節(jié)約材料、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。具體地，所述消泡劑選自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一種或多種。消泡劑的目的是降低表面張力，消除速凝劑加工過(guò)程中的有害氣泡。一種高性能液體速凝劑組合物的制備方法，包括以下步驟：在混料釜中加入水，然后加入無(wú)機(jī)鹽，在95～105℃的條件下充分溶解攪拌2～4小時(shí)，然后加入多元醇、絮凝劑、消泡劑，再攪拌1～1.5小時(shí)，再加入無(wú)機(jī)酸攪拌均勻，冷卻至常溫，即得液體絮凝劑。本發(fā)明可用于礦山巷道、交通隧道、水工隧道、地下鐵道及各類(lèi)用途的洞室（地下電站、倉(cāng)庫(kù)等）的噴射混凝土的支護(hù)襯砌工程；也可用于邊坡、基坑、水庫(kù)、堤岸渠道、水池等工程的巖石、護(hù)壁工程；還可用于橋梁、海堤、大壩、碼頭及房屋建筑的加固修復(fù)工程，以及各類(lèi)結(jié)構(gòu)的防腐、防水、封漏等防護(hù)工程。實(shí)際應(yīng)用方法如下：將高性能液體速凝劑摻入混凝土配制成噴射混凝土或砂漿，均勻的噴涂即可。下面舉例說(shuō)明：本發(fā)明在噴射混凝土、砂漿中的使用方法：①使用前，根據(jù)技術(shù)要求，應(yīng)在工程實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證本發(fā)明的高性能液體速凝劑與水泥、骨料的適用性，確定最佳摻量值；②工程應(yīng)用時(shí)，將該材料加入到噴射機(jī)的速凝劑料倉(cāng)內(nèi)；③根據(jù)實(shí)驗(yàn)室確定的速凝劑摻量，調(diào)整噴射機(jī)的相關(guān)控制參數(shù)，將速凝劑摻入噴射混凝土中；④?chē)娚鋾r(shí)，噴射機(jī)槍與基面保持一定角度。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：（1）本發(fā)明的高性能液體速凝劑具有摻量低、無(wú)堿、無(wú)氯、儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、無(wú)結(jié)晶沉淀、粘度低、后期無(wú)強(qiáng)度損失等優(yōu)點(diǎn)，克服了現(xiàn)有液體速凝劑容易分層沉淀、粘度大和腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)。（2）本發(fā)明在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染，克服了粉狀速凝劑和有堿速凝劑對(duì)生產(chǎn)工人的健康損害。（3）用本發(fā)明的液體速凝劑配制的噴射混凝土回彈率小、噴射混凝土抗?jié)B性耐久性較好，節(jié)省原材料的消耗，增強(qiáng)噴射混凝土的抗?jié)B性和耐久性。（4）使用本發(fā)明的液體速凝劑配制噴射混凝土?xí)r，可以摻入高達(dá)30%的摻合料，不但降低噴射混凝土的成本，還降低了水泥的用量，間接的改善了環(huán)境污染。（5）使用本發(fā)明的無(wú)堿液體速凝劑配制噴射混凝土?xí)r，摻量范圍為0.5-3%，技能達(dá)到預(yù)期技術(shù)指標(biāo)，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有各類(lèi)速凝劑6-10%的摻量。（6）本發(fā)明與現(xiàn)有速凝劑和傳統(tǒng)粉狀速凝劑相比，具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。實(shí)施例1以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水235kg、硫酸鋁450kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入190kg羥基聚醚、55kg丙二醇、40kg陰離子聚丙烯酰胺、10kg乳化硅油，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入20kg硫酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例2以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水365kg、硫酸鋁310kg、硫酸鈣130kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入110kg羥基聚醚、60kg乙二醇、10kg超高分子量聚丙烯酰胺、5kg乳化硅油，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入10kg硫酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例3以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水130kg、硝酸鈣500kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入200kg羥基羧酸、80kg丙三醇、50kg非離子聚丙烯酰胺、10kg聚氧丙烯甘油醚，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入30kg高錳酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例4以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水245kg、硝酸鐵430kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入220kg木質(zhì)素磺酸鈣、60kg異丙醇、20kg兩性離子聚丙烯酰胺、5kg聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入20kg磷酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例5以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水152kg、氟化鈉410kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入300kg磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、50kg季戊四醇、30kg非離子聚丙烯酰胺、8kg聚二甲基硅氧烷，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入50kg硼酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例6以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水120kg、硝酸鋁200kg、硫酸鈣270kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入120kg木質(zhì)素磺酸鈣、130kg木質(zhì)素磺酸鈉、50kg乙二醇、50kg丙二醇、10kg陰離子超高分子量聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺、5kg乳化硅油、5kg高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入40kg過(guò)氧酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例7以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水73kg、硝酸鈣200kg、硫酸鐵330kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入270kg磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、70kg異丙醇、40kg陰離子聚丙烯酰胺、7kg聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入10kg硫酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例8以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水121kg、硝酸鐵200kg、氟化鈉350kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入80kg萘磺酸甲醛縮合物、100kg磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、40kg丙三醇、50異丙醇、20kg非離子聚丙烯酰胺、9kg聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入30kg磷酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。實(shí)施例9以制備1000kg產(chǎn)品為例制備高性能液體速凝劑組合物產(chǎn)品，其配比按照重量計(jì)，在混料罐中投入自來(lái)水125kg、硝酸鈣580kg，在95～105℃的條件下攪拌2～4小時(shí)直至充分溶劑；然后依次加入140kg木質(zhì)素磺酸鎂、80kg異丙醇、50kg兩性離子聚丙烯酰胺、5kg高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物，攪拌1～1.5小時(shí)，過(guò)程中溫度維持在95～105℃；再加入20kg硼酸，攪拌20～40min，使其混合均勻后冷卻至常溫，停機(jī)，即得本發(fā)明的高性能液體速凝劑產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品的性能指標(biāo)如下：高性能液體速凝劑組合物的檢測(cè)項(xiàng)目和技術(shù)要求,分為勻質(zhì)性指標(biāo)和物理性能指標(biāo)，檢測(cè)項(xiàng)和技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1和表2。表1產(chǎn)品的勻質(zhì)性指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)和技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目單位指標(biāo)外觀/均勻液體，微黃色密度g/cm31.20±0.05含固量m3≥40pH/2±1堿含量%≤0.1Cl-%≤0.01氣味/無(wú)表2物理性能檢測(cè)項(xiàng)和技術(shù)指標(biāo)由上表可知，本發(fā)明的產(chǎn)品具有無(wú)堿、無(wú)氯、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激，兼具速凝、低腐蝕、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3