[发明专利]有机无机复合型无碱速凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种有机无机复合型无碱速凝剂及其制备方法，所述无碱速凝剂由金属硫酸盐和链烷醇胺在无机酸催化作用下高温聚合，将合成所得链烷醇胺金属络合物，附以聚合硫酸铝、低级醇、润湿剂、防沉剂，即得有机无机复合型无碱速凝剂。配比为：无机酸：1‑3份，络合剂：0.2‑0.8份，金属硫酸盐20‑30份，链烷醇胺3.5‑6.0份，聚合硫酸铝20‑25份，低级醇0.5‑2.0份，润湿剂0.05‑0.2份，防沉剂：0.02‑0.05份，余量为水，总质量份数为100份。制备方法按以下步骤进行：1.合成，2.熟化，3.复配，4.过滤。该无碱速凝剂在较低掺量情况下，水泥凝结时间和胶砂强度即可满足JC477‑2005喷射混凝土用速凝剂一等品要求，因从合成和复配体系上采取无机和有机复合的方式，适应性强，性价比高。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，涉及水泥基胶凝材料化工技术领域，用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程，以及公路桥梁、隧道、高铁、核电等重点工程。

背景技术

国外液态无碱速凝剂应用已经相当广泛，尤其是在日本、欧洲等发达国家几乎不存在碱性速凝剂，我国液态速凝剂的发展远落后于国外，市面多数无碱速凝剂在水泥凝结时间、强度上未能同时能满足JC477—2005《喷射混凝土用速凝剂》规定的一等品要求。此外，无碱速凝剂易出现产品贮存期短、适应性差的问题，表现为正常温度范围内，产品在出厂后1个月即出现分层或析晶沉淀现象；适应性差意味着要达到一定的速凝效果需提高速凝剂的掺量，大大增加了使用成本。

目前，国内外多采用有机无机复配的方法来研制性能优越的无碱液体速凝剂，其中有机成分主要包括各种醇胺、酰胺、有机醇、羧酸等，无机成分主要以硫酸铝、铝酸盐为主。单一有机无机复配的方法，尚不能解决工程中凝结时间、强度不统一达标及适应性较差的应用现状，研制抗高适应性、低掺量、无腐蚀、高强度、价格合理的新型无碱液态速凝剂具有十分重大的意义。

专利CN 106495554 A公开一种稳定型无碱速凝剂的制备方法，属于混凝土添加剂制备技术领域。本发明首先将黑木耳菌糠粉末进行糊化处理后，与丙烯酸单体、过硫酸铵等物质进行混合加热，得到菌糠吸水树脂，再将其与自制的明胶凝胶液进行混合碾磨，得到混合吸水树脂粉末，接着将其与碳酸钙粉末进行混合压制并球磨，得到碳酸钙树脂复合粉末，再利用硫酸铝和苯甲胺为原料，制得有机胺分散液，最后将其与碳酸钙树脂复合粉末等物质进行加热后冷却即可。

专利CN 105271867 A公开基于合成聚合硫酸铝新型无碱液体速凝剂的制备方法。所述的无碱速凝剂由氨水中和硫酸铝溶液制得活性氢氧化铝凝胶，将活性氢氧化铝过滤、烘干、磨细成粉后加入硫酸铝溶液中即制得聚合硫酸铝。本无碱速凝剂的配比为：聚合硫酸铝45-55％，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。该速凝剂在较低掺量情况下，水泥凝结时间和胶砂强度即可满足JC477-2005喷射混凝土用速凝剂一等品要求。

专利CN 103396027 A公开一种新型无碱液体速凝剂的制备方法，该速凝剂的成分和配比是：硫酸铝30-50％，柠檬酸铝10-20％，羟基酸酸2-10％，20％浓度的氨水5-10％，聚丙烯酰胺0.01-0.05％，其余为水。将上述原材料按照不同的投料顺序投入反应釜，在60-80℃下加热、搅拌均匀，冷却后形成无色或淡绿色粘稠液体。本发明的优点是，多羟基功能团分子的引入，促进了铝交联体系与聚丙烯酰胺的配位交联，制备出一种高活性复合柠檬酸铝交联体系，显著提高了水泥的水化速率，从而增强了速凝剂的作用效果。

上述专利多为无碱速凝剂的制备方法，无碱速凝剂的适应性、储存稳定性是上述专利中试图解决的难点之一。根据目前无碱速凝剂适应性较差、易析晶的现状，尚无针对性的产品和组分设计，本发明从有机无机物合成的思路上解决问题，更大程度上扩展了不同速凝剂体系的适用范围。

发明内容

区别于上述现有技术，本发明摒弃速凝剂中单一硫酸铝的组分，采用铝盐和链烷醇胺合成形成链烷醇胺铝络合物；合成工程中，加入无机酸增大聚合转化率；采用镁盐、铁盐、铜盐和络合剂增大链烷醇胺铝络合物的络合稳定效果。