一种基于合成聚合硫酸铝新型无碱液体速凝剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝±外加剂领域。设及了一种用于喷射混凝±的一种基于合成聚合 硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 速凝剂是喷射混凝±中必不可少的组分，混凝±速凝剂的研制始于二十世纪=十 年代。速凝剂在发展初期主要是粉末状速凝剂，粉末速凝剂在干喷施工过程中容易造成粉 尘污染，污染环境，混凝±分散不均匀，能耗大等缺点，同时在施工过程中对施工人员的身 体有一定程度的伤害。上世纪屯八十年代，随着喷射混凝上湿喷技术的发展国际上开始出 现液体速凝剂，液体速凝剂可W有效避免粉体速凝剂造成的粉尘污染、混凝±分散不均等 问题。
[0003] 传统的速凝剂常见的化学主要组分有：1)W娃酸钢盐为基础成分，如水玻璃，改 性娃酸钢；2)W侣酸盐为基础成分，如侣酸钢、侣酸钟和硫酸侣；3)碳酸盐或氨氧化物为基 础成分，如碳酸钢、氨氧化钢。
[0004] 在速凝剂研究早期，无论是粉末速凝剂还是液体速凝剂，存在的问题是速凝剂的 碱含量普遍较高。速凝剂中碱含量较高易引起W下问题：1)增加碱一骨料发生的风险；2) 抑过高腐蚀皮肤；3)喷射混凝±后期强度大幅度降低。据欧洲标准EN934-5中无碱速凝剂 是指（Na2〇+0.658K2〇)含量占速凝剂总质量的1%W下。无碱液体速凝剂具有许多优势，因 此研制低碱速凝剂已成为业界研究的方向和重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了避免高碱液体速凝剂渗量较高、试件后期强度损失大、增加 碱-骨料发生风险的等问题，提供了一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备 方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取W下技术方案：
[0007] -种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂，其特征在于：其各组分配比如下 (质量分数）：
[0008] 聚合硫酸侣为35~45 %，无机酸0~5 %，稳定剂0~2 %，有机早强剂0~2 %， 有机增粘剂0~2 %，余量为水；
[0009] 所述聚合硫酸侣分子式为[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侣通过活性氨氧化侣与硫酸侣溶液反应聚合而成。
[0010] 一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂，其特征在于：各组分按质量分数 配比优选如下：
[0011] 聚合硫酸侣优选渗量为40~45 %，无机酸3~5 %，稳定剂0~1 %，有机早强剂 0~1 %，有机增粘剂0~1 %，余量为水；
[0012] 所述聚合硫酸侣分子式为[Al(OH)X(S04)y?(HzO)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侣通过活性氨氧化侣与硫酸侣溶液反应聚合而成。
[0013] 所述硫酸侣为市售工业级硫酸侣；所述活性氨氧化侣由氨水中和硫酸侣溶液制 得；所述无机酸可为憐酸、氨氣酸、硫酸中的一种，优选憐酸；所述稳定剂可为EDTA、水杨 酸、巧樣酸、EDTP，优选邸TA;有机早强剂可为=乙醇胺、二乙醇胺，优选=乙醇胺；有机增 粘剂可为聚丙締酷胺、丙締酷胺。
[0014] 所述无碱液体速凝剂，呈淡黄色均一液体，其pH为3. 0~4. 0,密度1. 40~1. 50g/ cm3,固含量45~50%
[0015] 一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于：所述基 于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备方法包括如下步骤：
[001引A.将硫酸侣溶解在水中，加热至60~80°C，调整至Alz(S04)3溶液浓度为140~150g/L ;
[0017]B.将氨水与水按照1:3的比例配制成溶液，逐渐加入硫酸侣溶液中，控制溫度 35~45°C左右并保持揽拌速度不低于150转/分钟，调节抑为6.2~6.7作为滴定终点， 得到活性氨氧化侣凝胶；
[0018] C.将活性氨氧化侣置于容器中静置1~化，通过虹吸将上层清液吸出，并继续加 入水进行稀释洗涂，如此反复4~5次得到性能良好的活性氨氧化侣凝胶；将凝胶过滤，得 到滤饼，将滤饼在80°C环境下烘干8~lOh，磨细后通过SOum的筛子得到白色的活性氨氧 化侣粉体；
[0019]化将硫酸侣溶解在水中，待硫酸侣全部溶解完成形成稳定溶液时，将溫度调整为 80~90°C逐步加入活性氨氧化侣粉末，保溫30~40min，最后加入无机酸、有机早强剂、有 机增粘剂等，得到所述速凝剂。
[0020] 在步骤B中所述氨水的浓度为20%。
[0021] 聚合硫酸侣的制备过程可W描述为两步：1)通过氨水中和硫酸侣，得到活性 Al(OH) 3凝胶，发生反应式（1):
[0022] Alz(S〇4) 3 (aq) +6畑3? - 2A1 (OH) 3i+3(NH4)2SO4(aq)(D
[0023] 2)聚合硫酸侣的聚合与熟化，发生反应式（2):
[0024]
[00巧]mAl(OH)X(S〇4)y+mzH2〇-[Al(OH)X(S04)y?化0)Z]m做
[0026] 本方法的关键在于制备活性氨氧化侣，制备性能优异的活性氨氧化侣的关键在于 控制好氨水与硫酸侣反应时的硫酸侣浓度、反应溫度、滴定抑终点等因素。
[0027] 本发明主要特点在于通过合成聚合硫酸侣作为速凝剂的基础物质，而非直接采用 市售聚合硫酸侣。运是因为当今市场所售聚合硫酸侣聚合度普遍很低，纯度较低，往往渗杂 许多杂质离子，若直接W市售聚合硫酸侣作为速凝剂基础物质难W实现水泥速凝的目的。 本无碱速凝剂与现有速凝剂相比具有如下优势：
[0028]1)碱含量低，满足欧洲标准EN934-5中无碱速凝剂要求即Na2〇+0. 658馬0含量占 速凝剂总质量的1%W下，大大减小了发生碱一骨料反应的发生的风险；
[0029] 2)不存在强碱性离子，抑较低，对施工人员皮肤侵蚀很小，属于无污染绿色产品；
[0030] 3)由于不含强碱性离子，渗加本速凝剂的试件后期强度保有率普遍较高，某些情 况下后期强度保有率大于100% ;
[0031] 4)相对于低碱速凝剂，本速凝剂渗量较低，在渗量小于6% (水泥质量）的情况下 凝结时间和胶砂强度即可满足JC477-2005《喷射混凝±用速凝剂》一等品的要求。
【具体实施方式】
[0032]为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例详细描述本发明提供的技术 方案。
[0033] 一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂，其特征在于：其各组分按质量分 数配比如下：
[0034] 聚合硫酸侣为35~45 %，无机酸0~5 %，稳定剂0~2 %，有机早强剂0~2 %， 有机增粘剂0~2 %，余量为水；
[0035] 所述聚合硫酸侣分子式为[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侣通过活性氨氧化侣与硫酸侣溶液反应聚合而成。
[0036] 一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂，其特征在于：各组分按质量分数 配比优选如下：
[0037] 聚合硫酸侣优选渗量为40~45 %，无机酸3~5 %，稳定剂0~1 %，有机早强剂 0~1 %，有机增粘剂0~1 %，余量为水；
[003引所述聚合硫酸侣分子式为[Al(OH)y(S04)y?化20)Jm,m代表聚合度；所述聚合硫酸 侣通过活性氨氧化侣与硫酸侣溶液反应聚合而成。
[0039] 所述硫酸侣为市售工业级硫酸侣；所述活性氨氧化侣由氨水中和硫酸侣溶液制 得；所述无机酸可为憐酸、氨氣酸、硫酸中的一种，优选憐酸；所述稳定剂可为邸TA、水杨 酸、巧樣酸、EDTP，优选邸TA;有机早强剂可为=乙醇胺、二乙醇胺，优选=乙醇胺；有机增 粘剂可为聚丙締酷胺、丙締酷胺。
[0040] 所述无碱液体速凝剂，呈淡黄色均一液体，其pH为3. 0~4. 0,密度1. 40~1. 50g/ cm3,固含量45~50%
[0041] 一种基于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于：所述基 于合成聚合硫酸侣新型无碱液体速凝剂的制备方法包括如下步骤：
[004引A.将硫酸侣溶解在水中，加热至60~80°C，调整至Alz (S04)3溶液浓度为140~ 150g/L;
[0043]B.将氨水与水按照1:3的比例配制成溶液，逐渐加入硫酸侣溶液中，控制溫度 35~45°C左右并保持揽拌速度不低于150转/分钟，调节抑为6. 2~6. 7作为滴定终点， 得到活性氨氧化侣凝胶；
[0044]C.将活性氨氧化侣置于容器中静置1~化，通过虹吸将上层清液吸出，并继续加 入水进行稀释洗涂，如此反复4~5次得到性能良好的活性氨氧化侣凝胶；将凝胶过滤，得 到滤饼，将滤饼在80°C环境下烘干8~lOh，磨细后通过SOum的筛子得到白色的活性氨氧 化侣粉体；
[0045]化将硫酸侣溶解在水中，待硫酸侣全部溶解完成形成稳定溶液时，将溫度调整为 80~90°C逐步加入活性氨氧化侣粉末，保溫30~40min，最后加入无机酸、有机早强剂、有 机增粘剂等，得到所述速凝剂。
[0046] 在步骤B中所述氨水的浓度为20%。
[0047] 本发明主要特点在于通过合成聚合硫酸侣作为速凝剂的基础物质，而非直接采用 市售聚合硫酸侣。运是因为当今市场所售聚合硫酸侣聚合度普遍很低，纯度较低，往往渗杂 许多杂质离子，若直接W市售聚合硫酸侣作为速凝剂基础物质难W实现水泥速凝的目的。 本无碱速凝剂与现有速凝剂相比具有如下优势：
[0048] 1)碱含量低，满足欧洲标准E