一种液体速凝剂及制备方法与流程

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种液体速凝剂及制备方法。

背景技术：

现有的无硫酸盐无碱液体速凝剂通常采用磷酸二氢铝或磷酸与矾土反应生成一氢磷酸铝代替硫酸铝，降低硫酸根对混凝土的硫酸盐侵蚀。但是在复配有机醇胺作为增强剂的情况下，当磷酸二氢铝在溶液中溶解后，将导致溶液的黏度增大，磷酸二氢铝和有机醇胺易发生反应生成团聚状凝胶，使得有机醇胺无法对水泥较好地起到增强的作用，从而影响混凝土后期强度的发育。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种液体速凝剂及制备方法，旨在解决现有的磷酸二氢铝在溶液中溶解后，将导致溶液的黏度增大，以使磷酸二氢铝和有机醇胺易发生反应生成团聚状凝胶，使得有机醇胺无法较好地起到增强的作用，从而影响混凝土后期强度的发育的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种液体速凝剂，按重量百分比计，所述液体速凝剂包括三甲酸铝体系45％～55％，添加剂，余量为水。

优选地，所述液体速凝剂还包括ph调节剂0.2％～4.0％。

优选地，所述液体速凝剂还包括柔软剂0.05％～0.2％。

优选地，所述液体速凝剂还包括分散剂0.2％～0.5％。

优选地，所述液体速凝剂还包括ph调节剂0.2％～4.0％，柔软剂0.05％～0.2％，分散剂0.2％～0.5％。

优选地，所述三甲酸铝体系包括甲酸、硼酸以及纳米γ-氧化铝，其中，所述甲酸和所述硼酸的质量比为100：2～3，所述甲酸和所述纳米γ-氧化铝的摩尔比为2.87～3.15:1。

本发明提供的另一技术方案为：

一种液体速凝剂的制备方法，所述制备方法包括：

制备三甲酸铝体系；

将添加剂加入所述三甲酸铝体系中且分散预设时间，得到液体速凝剂。

优选地，制备三甲酸铝体系包括：

将甲酸和硼酸混溶，得到第一混合溶液；

将纳米γ-氧化铝加入所述第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液；

将所述第一混合溶液加热至预设温度且保温至完全反应；

加水稀释所述第二混合液；

将ph调节剂加入稀释后的所述第二混合液中，得到三甲酸铝体系。

优选地，将添加剂加入所述三甲酸铝体系中，得到液体速凝剂液体速凝剂包括：

将分散剂加入所述三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

优选地，将添加剂加入所述三甲酸铝体系中，得到液体速凝剂包括：

将ph调节剂加入所述三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

优选地，将添加剂加入所述三甲酸铝体系中，得到液体速凝剂包括：

将柔软剂加入所述三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

上述液体速凝剂及制备方法，通过三甲酸铝体系产生的甲酸根能够快速扩散渗透至混凝土中的硅酸三钙和硅酸二钙的水化层，以加速混凝土中的氢氧化钙和硅酸钙的离解。并且甲酸根能够与混凝土中的矿物质形成三硫型水化硫铝酸钙(aft)或者单硫型水化铝酸钙(afm)的相似物，能够缩短混凝土的凝结时间，从而提高混凝土的早期强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是根据本发明的一个实施例的液体速凝剂的制备方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的制备三甲酸铝体系步骤的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的将添加剂加入三甲酸铝体系中步骤的流程图；

图4是根据本发明的实施例二液体速凝剂应用于不同品牌水泥的性能的示意图；

图5是根据本发明的实施例二液体速凝剂项目应用情况的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以a和/或b为例，包括a技术方案、b技术方案，以及a和b同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实施例提供了一种液体速凝剂，按重量百分比计，液体速凝剂包括三甲酸铝体系45％～55％，添加剂，余量为水。如此设置，能够避免因三甲酸铝体系的比值过小而导致液体速凝剂的掺量过高，以致现场喷射施工回弹量偏大的问题。同时能够避免因三甲酸铝体系的比值过大而导致液体速凝剂的稳定性较差和粘度过大的问题。

本实施例通过三甲酸铝体系产生的甲酸根能够快速扩散渗透至混凝土中的硅酸三钙和硅酸二钙的水化层，以加速混凝土中的氢氧化钙和硅酸钙的离解。并且甲酸根能够与混凝土中的矿物质形成三硫型水化硫铝酸钙(aft)或者单硫型水化铝酸钙(afm)的相似物，能够缩短混凝土的凝结时间，从而提高混凝土的早期强度。同时三甲酸铝(99％)氧化铝含量23-23.5％，且溶解度随温度变化趋势很小，0℃16克，100℃18.4克，温度变化不容易影响其析出，其合成液体速凝剂凝结速度快，掺量低，对各类水泥适应性比较好，在喷射混凝土现场状态波动情况下，现场应用效果良好。

在一个实施例中，液体速凝剂还包括ph调节剂0.2％～4.0％。如此设置，能够避免因ph调节剂的比值过小而导致液体速凝剂无法达到预设ph值的问题。同时能够避免因ph调节剂的比值过大而导致液体速凝剂的成本较高的问题。

ph调节剂为碱性硅溶胶或者二甘醇胺。当ph调节剂为二甘醇胺时，鉴于二甘醇胺具有较低的冰点(-50℃)，使得含有二甘醇胺的液体速凝剂能够适应于较低的施工环境下，从而提高了液体速凝剂的适用性。

优选地，ph调节剂为氨基硅溶胶。当ph调节剂为氨基硅溶胶时，氨基硅溶胶中含有大量分散的纳米sio2颗粒，能够填补砂浆中的微细空隙，从而提高混凝土的密实度。

在一个实施例中，液体速凝剂还包括柔软剂0.05％～0.2％。如此设置，能够避免因柔软剂的比值过小而导致柔软剂无法达到预期效果的问题。同时能够避免因柔软剂的比值过大而导致柔软剂叠加的效果不明显的问题。

柔软剂包括以下至少之一：二甘醇、三甘醇以及乙二醇。当ph调节剂为二甘醇胺时，由于二甘醇胺和二甘醇、三甘醇或乙二醇的分子结构相似，相似相溶，因此二甘醇胺和二甘醇、三甘醇或乙二醇能够完全混溶，使得二甘醇胺和二甘醇、三甘醇或乙二醇不易分层，从而提高了液体速凝剂的稳定性。

优选地，柔软剂为三甘醇。

通过柔软剂能够降低三甲酸铝体系的黏度，从而降低了混凝土表层成膜结皮的现象。

在一个实施例中，液体速凝剂还包括分散剂0.2％～0.5％。如此设置，能够避免因分散剂的比值过小而导致分散剂无法到达预期效果的问题。同时能够避免因分散剂的比值过大而导致液体速凝剂的黏度较大，从而影响液体速凝剂的性能的问题。

分散剂为水合硅酸镁、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的任意一种。

优选地，分散剂为托尔萨水合硅酸镁pangel系列a55g。

通过分散剂能够减少三甲酸铝体系的聚合沉降，从而提高了液体速凝剂的稳定性。

在一个实施例中，液体速凝剂还包括ph调节剂0.2％～4.0％，柔软剂0.05％～0.2％，分散剂0.2％～0.5％。

三甲酸铝体系包括甲酸、硼酸以及纳米γ-氧化铝，其中，甲酸和硼酸的质量比为100：2～3，甲酸和纳米γ-氧化铝的摩尔比为2.87～3.15:1。

三甲酸铝体系的ph值大于2.0。通过ph值调节剂预先调整三甲酸铝体系的ph值，可以防止三甲酸铝体系在降温过程中形成微细晶型，保证三甲酸铝体系的匀质性。

如图1所示，本实施例提供了一种液体速凝剂的制备方法，制备方法包括：

s100，制备三甲酸铝体系。

s200，将添加剂加入三甲酸铝体系中且分散预设时间，得到液体速凝剂。

本实施例通过三甲酸铝体系产生的甲酸根能够快速扩散渗透至混凝土中的硅酸三钙和硅酸二钙的水化层，以加速混凝土中的氢氧化钙和硅酸钙的离解。并且甲酸根能够与混凝土中的矿物质形成三硫型水化硫铝酸钙(aft)或者单硫型水化铝酸钙(afm)的相似物，能够缩短混凝土的凝结时间，从而提高混凝土的早期强度。

如图2所示，s100具体包括以下步骤：

s101，将甲酸和硼酸混溶，得到第一混合溶液；

s102，将纳米γ-氧化铝加入所述第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液；

其中，氧化铝完全溶解在第二混合溶液中。

s103，将第二混合溶液加热至预设温度且保温至完全反应。通过加热能够使甲酸、硼酸以及纳米γ-氧化铝完全反应，从而保证三甲酸铝体系的性能。

将第二混合溶液加热至55～60℃。如此设置，能够避免因加热温度过低而导致甲酸、硼酸以及纳米γ-氧化铝完全反应的时间较长，从而影响三甲酸铝体系的生产效率的问题。同时能够避免因加热温度过高而导致甲酸严重挥发，以致氧化铝无法完全反应，从而影响三甲酸铝体系的性能的问题。

具体地，通过水浴将第二混合溶液加热至55～60℃。

s104，加水稀释加热后的第二混合溶液。如此设置，能够防止第二混合溶液降温后析出结团，从而保证三甲酸铝体系的性能。

在一个实施例中，s105，将三甘醇胺加入稀释后的第二混合溶液中，得到三甲酸铝体系。

在本实施例中，三甲酸铝体系的ph值大于2。

在一个实施例中，s105，将三甘醇胺和稳定剂加入稀释后的第二混合溶液中，得到三甲酸铝体系。通过稳定剂能够提高三甲酸铝体系的稳定性，通过加入三甘醇胺可以降低三甲酸铝体系在降温至常温过程或常温存放过程中体系黏度，防止三甲酸铝晶体粘聚结团。

在本实施例中，稳定剂为碳酸钙。

本实施例制备的三甲酸铝体系溶解度随温度变化趋势较小，使得三甲酸铝体系在温度变化下不易析出，从而提高了三甲酸铝体系的稳定性。

如图3所示，在一个实施例中，s200具体包括以下步骤：

s201，将分散剂加入三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到第一中间产物。

s201具体包括以下步骤：

将分散剂加入三甲酸铝体系中搅拌预设时间；将搅拌后的三甲酸铝体系分散预设时间；将分散后的三甲酸铝体系冷却至预设温度，得到第一中间产物。

s202，将ph调节剂加入第一中间产物中搅拌预设时间，得到第二中间产物。

s203，将柔软剂加入第二中间产物中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

在一个实施例中，s200具体包括以下步骤：

将分散剂加入三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

在一个实施例中，s200具体包括以下步骤：

将ph调节剂加入三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

在一个实施例中，s200具体包括以下步骤：

将柔软剂加入三甲酸铝体系中搅拌预设时间，得到液体速凝剂。

下面结合实施例对本发明进一步详细说明。

实施例一：

将100g工业甲酸(含量90％)和2.0g硼酸混溶，得到第一混合溶液。将67.9g纳米γ-氧化铝加入第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液。通过水浴将第二混合溶液加热至55～60℃且密封回流，将加热后的第二混合溶液搅拌至熔融为止，加170g水稀释加热后的第二混合溶液。对稀释后的第二混合溶液进行搅拌分散后，将3.2g氨基硅溶胶和2.0g碳酸钙加入稀释后的第二混合溶液中，得到三甲酸铝体系。将0.8g托尔萨硅酸镁pangel-a55g加入三甲酸铝体系中搅拌至润湿后，高速分散5-10分钟，得到第一中间产物；将38.2g二甘醇胺加入第一中间产物中搅拌15分钟，得到第二中间产物，将0.2g二甘醇加入第二中间产物中搅拌15分钟，得到液体速凝剂。

实施例二：

将100g工业甲酸(含量85％)和1.0g硼酸混溶，得到第一混合溶液。将60.2g纳米γ-氧化铝加入第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液。通过水浴将第二混合溶液加热至55～60℃且密封回流，将加热后的第二混合溶液搅拌至熔融为止，加210g水稀释加热后的第二混合溶液。对稀释后的第二混合溶液进行搅拌分散后，将1.0g碳酸钙和26.5g二甘醇胺加入稀释后的第二混合溶液中，得到三甲酸铝体系。将0.5g托尔萨硅酸镁pangel-a55g加入三甲酸铝体系中搅拌至润湿后，高速分散5-10分钟，得到第一中间产物；将11.8g氨基硅溶胶加入第一中间产物中搅拌15分钟，得到第二中间产物，将0.35g三甘醇加入第二中间产物中搅拌15分钟，得到液体速凝剂。

实施例三：

将100g工业甲酸(含量90％)和1.5g硼酸混溶，得到第一混合溶液。将66.0g纳米γ-氧化铝加入第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液。通过水浴将第二混合溶液加热至55～60℃且密封回流，将加热后的第二混合溶液搅拌至熔融为止，加180g水稀释加热后的第二混合溶液。对稀释后的第二混合溶液进行搅拌分散后，将1.5g碳酸钙和35.0g二甘醇胺加入稀释后的第二混合溶液中，冷却后得到三甲酸铝体系将1.1g托尔萨硅酸镁pangel-a55g加入三甲酸铝体系中搅拌至润湿后，高速分散5-10分钟，得到第一中间产物；将16.4g氨基硅溶胶加入第一中间产物中搅拌15分钟，得到第二中间产物，将0.46g乙二醇加入第二中间产物中搅拌15分钟，得到液体速凝剂。

实施例四：

将100g工业甲酸(含量85％)和0.5g硼酸混溶，得到第一混合溶液。将58.6g纳米γ-氧化铝加入第一混合溶液中搅拌混匀，得到第二混合溶液。通过水浴将第二混合溶液加热至55～60℃且密封回流，将加热后的第二混合溶液搅拌至熔融为止，加190g水稀释加热后的第二混合溶液。对稀释后的第二混合溶液进行搅拌分散后，将22.7g二甘醇胺加入稀释后的第二混合溶液中，冷却后得到三甲酸铝体系。将0.5g托尔萨硅酸镁pangel-a55g加入三甲酸铝体系中搅拌至润湿后，高速分散5-10分钟，得到第一中间产物；将9.7g氨基硅溶胶加入第一中间产物中搅拌15分钟，得到第二中间产物，将0.5g二甘醇加入第二中间产物中搅拌15分钟，得到液体速凝剂。

按照喷射混凝土用液体速凝剂标准gb/t35159-2017，针对不同品牌水泥，利用实施例二制备的液体速凝剂进行性能测试，结果如图4所示，实施例二的液体速凝剂具有良好的水泥适应性。

利用实施例二中配比生产的液体速凝剂跟踪陕西a隧道喷射、甘肃b隧道以及青海c隧道喷射，分别测试现场液体速凝剂掺量及喷射混凝土回弹率，在现场环境条件下测试液体速凝剂存放的稳定性，结果如图5所示，实际液体速凝剂掺量在4.6％～5.8％，喷射混凝土回弹率在2.4％～4.1％，液体速凝剂在储罐下存放30～40天无明显分层现象。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。