新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究
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新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究
杨力远 ，田俊涛“ ，胡小峰 ，杨艺博 （１．郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州４５００５２；２．思研建材科技有限公司，河南郑州４５００５２：
３．黄河建工集团有限公司，河南郑州４５００４５：４．南安普顿大学土木工程学院，英国南安普顿ＳＯ１７１ ＢＪ）
摘要：采用硫酸铝、氟铝络合溶液、草酸、二乙醇胺、稳定剂为主要原材料合成无碱液体速凝剂，对其匀质性指标进行了测试， 并测试了该速凝剂对水泥凝结时间、胶砂强度的影响以及与水泥的适应性。并通过ＸＲＤ、ＳＥＭ等手段对该速凝剂促凝机理进行分 析。结果表明，该速凝剂掺量６％时可使长城Ｐ・０４２．５水泥２．３ｍｉｎ初凝，７．４ｍｉｎ终凝，１ ｄ抗压强度比为１４８％，２８ ｄ抗压强度比为
１０６％。该速凝剂在６％～８％掺量范围内，对不同品牌的Ｐ・０４２．５水泥及长城Ｐ・Ｉ５２．５、Ｐ・Ｃ３２．５具有良好的适应性。添加该速凝剂提高 了水泥浆体中【Ａｌ（０Ｈ）４１一的浓度，促进了钙矾石的生成，钙矾石在水泥颗粒间搭接使水泥速凝。
关键词：速凝剂；硫酸铝；草酸；适应性；二乙醇胺
中图分类号：ＴＵ５２８．４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１７）０５—００２９—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｎｅｗ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ
ＹＡＮＧ Ｌｉｙａｎｇ ，ＴＩＡＮ Ｊｕｎｔａｏ“ ，ＨＵ Ｘｉａｏｆｅ， ，ＹＡＮＧ Ｙｉｂｏ
（１．Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｉＹａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４５，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ，Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ ＳＯ１７１ ＢＪ，ＵＫ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ａｌｋａｌｉ—ｆｒｅｅ ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ，ｆｌｕｏｒｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ，ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ａｓ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｏｒｔａｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ
ａｎｄ ｆｉｎａｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｅａｔ Ｗａｌｌ Ｐ・０４２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ２．３ ｍｉｎ ａｎｄ ７．４ ｍｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ １ ｄ ａｎｄ ２８ ｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ ｗｅｒｅ １４８％ａｎｄ １０６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ６％．Ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｈａｓ ｇｏｏｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ Ｐ・０４２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｒａｎｄｓ，ｔｈｅ Ｇｒｅａｔ Ｗａｌｌ Ｐ。１５２．５ ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐ‘Ｃ３２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｗａｓ ｖａｒ—
ｉｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ６％ｔｏ ８％．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ Ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，
ｔｈｕｓ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｕｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅｍ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ，ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ，ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ
速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，是配制喷
射混凝土必不可少的关键材料ｌｌ】。其主要功能是加速喷射混 凝土的凝结硬化速度，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重 力引起脱落，提高在潮湿或含水岩层中使用的适应性能，加
大一次喷射厚度和缩短喷射层间的间隔时间。速凝剂主要用
收稿日期：２０１６—１０—２１；修订日期：２０１６—１１－３０
作者简介：杨力远，男，１９６４年生，河南南阳人，博士，副教授，主要研
究方向：水泥、混凝土外加剂。通讯作者：田俊涛，地址：郑州市二七区 大学路７５号，Ｅ－ｍａｌｌ：ｔｉａｎｊｕｎｔａｏ＿６６＠１２６．ｃｏｒｎ。 于喷锚支护、铁路隧道抢修加固、水利、交通、采矿等工程。 根据速凝剂的性状，可以分为粉体速凝剂和液体速凝剂
２大类。粉体速凝剂主要用于干喷，液体速凝剂主要用于湿 喷。近年来，湿法喷射混凝土工艺由于施工环境好、回弹量 低、施工效率高等优点，正逐步取代传统的干喷工艺，特别是
大型水利枢纽工程更是普遍采用湿喷工艺进行开挖支护的
施工圜。而且，由于工程耐久性指标、环保等要求提高，原铁道 部明确要求高速铁路建设中应使用液体速凝剂，因此，研究
新型液体速凝剂具有重要意义１３］。目前按碱含量分为高碱、低
碱、无碱液体速凝剂 。高碱液体速凝剂存在以下几个问题：
Ｎ ＥＷ ＢＵＩ ＬＤｌＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
・２９・ 杨力远，等：新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究
一是２８ ｄ抗压强度保有率低；二是高的碱含量，损害施工人
员的健康，也增大了发生碱骨料反应的概率，导致混凝土耐久
性下降 １。目前，无碱（低碱）速凝剂也存在它的缺点 ：昂贵 的生产成本，较高的掺入量，水泥适应性差。工程中使用无碱
（低碱）速凝剂带来的成本增加是限制无（低）碱速凝剂在我国 推广的最根本因素凹。本文目的在于研发一种适应性好、掺量 低，成本低的无碱无氯液体速凝剂，并对其促凝机理进行研究。
１试验
１．１原材料、仪器及试验方法 １．１．１原材料 制备用原料：十八水硫酸铝，分析纯，天津市风船三厂；二
水草酸，分析纯，科密欧公司；自制固含量为４０％氟铝络合溶 液；二乙醇胺，分析纯，科密欧公司；稳定剂：Ｐａｎｇｅｌ Ｓ９，北京海
逸有限公司；自来水。
试验用原料：郑州长城铝业Ｐ・０４２．５水泥（其熟料的化学 组成见表１），郑州天瑞Ｐ・０４２．５水泥，新乡孟电Ｐ・０４２．５水
泥，洛阳中联Ｐ・０４２．５水泥，长城铝业Ｐ・Ｃ３２．５水泥，长城铝 业Ｐ・Ｉ５２．５水泥，厦门艾思欧标准砂。
表１ 长城铝业Ｐ・０４２．５水泥熟料的化学组成％
Ｌｏｓｓ ＳｉＯ２ Ａ１２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ Ｒ２０ ＳＯ３ Ｃａ０ ０．１５ ２１．４６ ４．８２ ３．２７ ６４３９ ３．０４ Ｏ．５１ ０．４５ Ｏ．８９ １．１．２试验仪器设备 水泥稠度凝结时间测定仪、ＨＢＹ一４０Ｂ水泥恒温恒湿标准
养护箱、ｚＳ一１５型水泥胶砂振动台、ＮＹＬ一３００压力试验机，无 锡市建筑材料仪器厂；ＨＧ １０１—２数显鼓风干燥箱，南京实验
仪器厂；ＨＨ一１型恒温水浴锅，苏州东吴试验仪器厂；ＪＪ一１型 增力电动搅拌器，金坛市杰瑞有限公司；日本电子ＪＳＭ ５１６０
型扫描电镜；ＰＨＩＬＩＰＳＰＷ １７００型Ｘ射线衍射仪；ＰＨＳ一２５ Ｃ数 显酸度计；波美比重计。
１．２测试与表征 固含量、ｐＨ值、碱含量、密度测试参照ＧＢ／Ｔ ８０７７—２０１２
《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行；速凝剂稳定期试验主 要通过目测，观察放置一段时间速凝剂是否分层、析晶或絮
凝；用布氏粘度计测试速凝剂粘度，测试温度为２０℃；净浆凝 结时问、砂浆强度测试按照ＪＣ ４７７—２００５《喷射混凝土用速凝
剂》进行。 用ＸＲＤ分析未加速凝剂和加６％速凝剂的６ ｍｉｎ、６ ｈ、１ ｄ的水泥净浆水化样的物相变化，用ＳＥＭ观察掺６％速凝剂
和未掺速凝剂的１ ｈ、６ ｈ水化龄期试样的显微结构。
ＸＲＤ及ＳＥＭ试样的制备：水泥采用长城Ｐ・０４２．５水泥， 水灰比取０－４，速凝剂掺量为６％，采用２０ ｍｉｎｘ２０ ｍｉｎｘ２０ ｍｍ
・３Ｏ・ 新型建筑材料 ２０１７．５ 六连模成型，分别制备未掺速凝剂和掺６％速凝剂的６ ｒａｉｎ、１ ｈ、６ ｈ、１ ｄ水化龄期的水泥净浆水化试样。
１－３速凝剂制备 ８０℃水浴加热，先把５５ ｇ硫酸铝、５ ｇ草酸加入三口烧
瓶，然后加２５ ｇ水，搅拌至全溶，然后加入１５ ｇ自制氟铝络合 溶液，搅拌并保温３０ ｍｉｎ，得到澄清速凝剂母液。冷却至室温，
然后加入４ ｇ二乙醇胺，常温快速搅拌至全溶，即得到透明的 速凝剂溶液。为延长速凝剂的储存期，加入占速凝剂溶液质量
０．８％的稳定剂ＰａｎｇｅｌＳ９，稳定剂添加必须缓慢，常温高速搅拌
至ＰａｎｇｅｌＳ９分散均匀，密封保存备用，速凝剂的基本物化特 性如表２所示。 表２速凝剂的基本物化性能指标
性状 量／ ）ｐＨ值固 粘度／（ｍＰ㈣ａ＇ｓ ）靛／ｄ期
； ： 。．。 ｓ ．ｓ ｚ． 。．ｓ ４１－ｓ。 ５０＞９０
２结果与讨论
２．１速凝剂掺量对凝结时间的影响
采用长城Ｐ・０４２．５水泥，水灰比取０．４，试验结果如表３ 所示。
表３ 速凝剂掺量对水泥净浆凝结时间的影响
速凝剂掺量 ／％ 凝结时间／（ｍｉｎ：ｓ） 初凝 终凝
从表３可以看出，随速凝剂掺量增加，凝结时间迅速降
低，６％掺量时，能使长城Ｐ・０４２．５水泥达到一等品速凝剂对 凝结时间的要求。在试验中发现，加入速凝剂后，浆体稠度增 长迅速，粘附性好。
２．２速凝剂掺量对胶砂强度的影响 采用郑州长城铝业Ｐ・０４２．５水泥，水灰比取０．５，胶砂比
ｌ：１．５，速凝剂掺量分别取水泥质量的０、５％、６％、７％、８％，不
同速凝剂掺量的胶砂强度试验结果如表４所示。 从表４可以看出，在５％ ８％速凝剂掺量范围内，随着掺
无碱速凝剂
一种无碱混凝土速凝剂及其加工方法，以重量份为单位，含有硫酸铝30～65份，有机胺2～8份，悬浮剂1～5份，水20～35份，将硫酸铝磨碎加工，过80～300目筛，加入所述重量份的有机胺、悬浮剂和水的混和溶液中，在40～100℃条件下溶解，同时用高速搅拌器强力搅拌10～30 分钟，搅拌均匀后再用乳化机乳化5～10分钟，即得到所需要的无碱液态速凝剂；将硫酸铝和有机胺磨碎加工，过80～300目筛，即得到所需要的无碱干粉速凝剂。本发明的无碱速凝剂，无碱、无氯、无刺激性气味、粘结性好、回弹量低、后期强度保存率高、抗渗级别高，在喷射混凝土中添加本发明的无碱速凝剂，可带来较好的工作环境，市场价值可观。
一种无碱速凝剂，其特征在于：主要成分为硫酸铝和有机胺，硫酸铝∶
有机胺的重量比值为30～65∶2～8。
一、无碱速凝剂主要性能：
1、产品外观：微黄色均匀液体。
2、特点：完全环保，无碱无氯，部分指标超过了JC477--2005《标准》要求，凝固时间可由掺入量多少任意调整，使用安全、方便。
3、使用范围：主要用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程等喷射混凝土工程的建设及抢修工程，加
快工程进度，提高工效和工程质量。
4、使用方法及注意事项：
a、使用前需对施工所用水泥等材料做适应性试验，确定最佳掺入量。参考掺入量为水泥质量的3-6%，水灰比为1:0.4-0.45，灰沙比为1:2-3。
b、施工中，应严格控制水灰比，如水灰比过大，会延长凝固时间，影响使用效果。
c、掺入的本品应扣除相应的掺水量。
d、对施工后的混凝土要加强泼水养护，提高强度。
5、主要技术性能指标要求和检测结果：
二、无碱速凝剂适应范围：
本产品适用于矿山工程、煤矿、井巷工程、峒室工程、公路铁路、交通隧道工程、喷锚支护混凝土、城建、国防、 水利等地下工程的喷射混凝土施工及堵漏、地面水泥混凝土快速施工和混凝土紧急抢险、抢修加固工程。
新型喷射混凝土用无碱液体速凝剂的研制与优化配伍
第２２卷第４期 ２００７年Ｉ２月 西南科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０ｏ７
新型喷射混凝土用
无碱液体速凝剂的研制与优化配伍
秦廉张雄张永娟
（同济大学建筑材料研究所上海２０００９２）
摘要：介绍ＴＮ型喷射混凝土用无碱液体速凝剂的研制与优化方法，采用无机、有机物质复合的研制路线，使用硫 酸盐和中性钠盐作为主要促凝物质，并利用高分子物质对速凝剂进行优化，如使用醇胺类聚合物提高砂浆的１ ｄ强 度，使用酰胺类聚合物来改善喷射混凝土的粘聚性，以提高喷射混凝土与基体的粘结力，降低喷射过程中的回弹损 失量。优化后的无碱液体速凝剂完全满足《喷射混凝土用速凝剂》标准（ＪＣ４７７—２００５）中的一等品要求，使水泥在３ ｍｉｎ内初凝，８ ｍｉｎ内终凝，砂浆１ ｄ强度大于１２ ＭＰａ，与空白砂浆试块相比２８ ｄ抗压强度比达９４％以上，后期强度 基本无损失，性能优于国内外同类品牌。且原料成本低廉，仅为１０００ ｔ左右，工业化生产方法简单，适合工业化 大批量生产。 关键词：无碱速凝剂 喷射混凝土粘结力 中图分类号：ＴＵ５２８．０４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—８７５５（２００７）ｏ４—０ｏ３０—０５
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ－－ｍｉｘｉｎｇ ｏｆ Ｎｅｗ－－ｔｙｐｅ
Ｎｏｎ－ａｌｋａｌｉｎｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｏｆ Ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ
ＱＩＮ Ｌｉａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｊｕａｎ
（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ａ ｎｅｗ—ｔｙｐｅ ｎｏｎ—ａｌｋａｌｉｎｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｏｆ
喷射混凝土用无碱速凝剂的制备及性能的研究
科技风２０１７年５月下 工程技术
ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１＿７３４１．２０１７１００９２
喷射混凝土用无碱速凝剂的制备及性能的研究
王龙飞 李茜茜 。董树强 。张琪 余京烩
１．石家庄市长安育才建材有限公司 河北石家庄０５００００；２．河北省混凝土用功能性材料工程技术研究中心河北石家庄０５００００
摘要：研究速凝剂中各组分对凝结时间的影响，筛选出最佳合成比例，室温条件下制备无碱速凝剂，并研究该无碱速凝剂的
凝结时间、抗压强度及对不同水泥的适应性。试验结果表明，最优配比为：硫酸铝、氟硅酸镁、有机醇胺、络合剂、水所占质量百分 比分别为５７％、７％、５％、１％、３０％，所制得的无碱速凝剂采用不同水泥，掺量５％，初凝时间均不超过５ｒａｉｎ，终凝时间不超过
１０ｍｉｎ，１ｄ抗压强度均大于１０ＭＰａ，２８天抗压强度比均大于９７％。 关键词：无碱速凝剂；常温合成；凝结时间；抗压强度；适应性
Ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉ—ｆｒｅｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｉｎ ｓｐｒａｙｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｗａｎｇ Ｌｏｎｇｆｅｉ Ｌｉ Ｘｉｘｉ Ｄｏｎｇ Ｓｈｕｑｉａｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｑｉ Ｙｕ Ｊｉｎｇｈｕｉ Ａｂｓｔａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ—ｆｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｄｉｓ－ ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｆｌｕｏｓｉｌｉｃａｔｅ，ｏｒｇａｎｉｃ ａ Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ，
【CN109748533A】一种用于液体无碱速凝剂的核心母料及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日
(21)申请号 201910160543.2
(22)申请日 2019.03.04
(71)申请人 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号 申请人 中国铁道科学研究院集团有限公司 中国铁路经济规划研究院有限公司
(72)发明人 马伟斌 马超锋 马荣田 倪光斌 林传年 郭小雄 付兵先 王志伟 安哲立 赵鹏 柴金飞 许学良
(74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人 王文君 陈征
(51)Int.Cl.C04B 24/38(2006.01)C04B 24/42(2006.01)C04B 103/12(2006.01)
(54)发明名称一种用于液体无碱速凝剂的核心母料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种用于液体无碱速凝剂的核心母料及其制备方法。所述核心母料包括以下重量份组分：水30-50份，速凝组分10-15份，早强组分15-20份，稳定剂5-10份，消泡剂5-8份，pH值调节剂0-2份，抗冻组分8-10份，增稠组分2-5份。所述核心母料可以广泛应用于各类型液体无碱速凝剂的生产中且掺入量低，不仅保持现有液体无碱速凝剂的稳定性高、早期强度高等优点，还有
效改善现有液体无碱速凝剂低温易结冰的问题。
权利要求书1页 说明书6页CN 109748533 A2019.05.14
CN 109748533
A1.一种用于液体无碱速凝剂的核心母料，其特征在于，包括以下重量份组分：
2.根据权利要求1所述的核心母料，其特征在于，所述抗冻组分为乙二醇、尿素、二甘
醇、亚硝酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的核心母料，其特征在于，所述核心母料的pH值为1.0-5.0。
4.根据权利要求1所述的核心母料，其特征在于，所述速凝组分为硫酸铝、聚合硫酸铝、
硫酸铁、氟化钠、氟硅酸镁、氟硅酸钠中的一种或几种。
不同类型无碱液体速凝剂性能对比及工程应用分析 (1)
引言
在工程建设中，速凝剂是一种能促进混凝土迅速凝结硬化的外加剂，速凝剂的作用可以减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力引起脱落，并快速达到一定强度，其广泛应用于矿山、隧道、巷道、道路抢修、防洪堤坝及3D打印等领域[1]。目前，由于国内公路、铁路等工程的大力建设加之高要求的国家标准陆续出炉，国内速凝剂产品正在由粉剂速凝剂向液体速凝剂迅速转变，且低碱、无碱产品正逐步取代传统的碱性速凝剂[2]。其中，传统的碱性速凝剂存在碱含量高、腐蚀性强、后期强度损失大、硬化混凝土抗渗性差等问题[3-4]，高碱含量通常对应着强碱性，直接接触人体皮肤容易造成大面积烧伤，且喷射过程的雾化，在相对密闭的隧道环境对喷枪手的眼睛也有很强的刺激性。再者，强碱的存在很容易引起碱集料反应，吸水后甚至产生膨胀，使混凝土结构发生灾难性破坏，其对施工人员健康与混凝土质量造成了较大伤害。因此，碱性液体速凝剂已经逐渐被行业淘汰，铁路公路隧道均限制使用碱性速凝剂。与碱性速凝剂相比，低碱或无碱速凝剂对人体伤害小，混凝土后期强度保留率高，对耐久性无不良影响[5-7]。目前市面上的无碱液体速凝剂主要有两种类型，一种是硫酸铝型无碱速凝剂，另一种是氢氟酸型无碱速凝剂。而氢氟酸型无碱速凝剂由于其低廉的成本和快速凝结的效果，占据了极大的市场份额。尽管其相对于碱性速凝剂，无碱集料反应风险，混凝土后期强度能达到国标要求，但其早期强度严重不足且具有较强酸性，极易腐蚀机器设备，生产过程原料氢氟酸未反应完全情况下，相关作业人员接触甚至会腐蚀人体骨骼[8]。喷射混凝土早期强度的不足，导致围岩不能及时支护，容易造成沉降变形，严重时隧道有坍塌风险，因此使用氢氟酸型无碱速凝剂存在较高的安全隐患。为此，本文对两种类型无碱液体速凝剂的性能特点及现场应用情况进行了分析探讨，为隧道建设工程施工单位对两种类型产品速凝剂的应用提供参考。
1、试验材料和测试方法
水泥：基准水泥，中联P·O 42.5水泥，海螺P·Ⅱ 42.5水泥，其化学组成见表1；水：自来水；砂：厦门艾斯欧标准砂公司生产的标准砂；无碱速凝剂：（1）将硫酸铝、氢氧化铝、有机酸、稳定剂等按一定比例与水混合，加热搅拌均匀，制得硫酸铝型无碱液体速凝剂L，含固量52%。（2）将氢氧化铝、硫酸铝、氢氟酸、氟化钠等组分按一定比例与水混合，边反应边搅拌散热，即可常温制得氢氟酸型无碱液体速凝剂F，含固量45%。掺速凝剂净浆凝结时间试验、砂浆强度试验及匀质性指标试验均按GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》进行。掺速凝剂水泥净浆水化热试验，使用PTS-12S水泥水化热测量仪进行测试。喷射混凝土回弹率试验按JGJ/T 372—2016《喷射混凝土应用技术规程》附录G进行。
一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用
一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用
一种无碱液体速凝剂的制备方法包括以下步骤：
1. 准备材料：水合硫酸铝，水合硫酸钙，硅酸盐固化剂，甲醛，聚醚，聚羧酸超塑化剂，磨粒骨料。
2. 将一定比例的水合硫酸铝和水合硫酸钙分别溶解在水中，制备成两种溶液。
3. 将溶液1和溶液2按一定比例混合，同时加入硅酸盐固化剂搅拌均匀。
4. 将甲醛加入混合溶液中，继续搅拌均匀。
5. 将聚醚和聚羧酸超塑化剂依次加入混合溶液中，继续搅拌均匀，得到无碱液体速凝剂。
该无碱液体速凝剂的应用包括以下方面：
1. 混凝土加速凝结：将无碱液体速凝剂与水泥、砂、石料等混合，可以加快混凝土的凝结速度，缩短硬化时间。
2. 混凝土强度提升：无碱液体速凝剂可以促进水泥颗粒的水化反应，增强混凝土的强度。
3. 路面修补：将无碱液体速凝剂与砂浆混合，可以用于路面的修补和抹灰，提高修补层的强度和耐久性。
4. 混凝土防水：无碱液体速凝剂在混凝土中形成致密的硅化物胶凝物，可以提高混凝土的防水性能，延长使用寿命。
5. 填缝剂：将无碱液体速凝剂与石料混合，可以用于填充混凝土结构中的裂缝和空隙，提高结构的整体强度。
液体无碱速凝剂
液体无碱速凝剂
产
品
说
明
书
北京中德新亚建筑技术有限公司 中德新亚 产品说明书
液体无碱速凝剂
无碱液体速凝剂主要成分为铝酸钠，掺入混凝土中能使混凝土迅速凝结硬化，具有粉尘小、回弹率低、和易性好等优点，是混凝土、砂浆湿法喷射工艺中不可缺少的添加剂。
一、产品特点
1、高效促凝：能使混凝土在5分钟内初凝，10分钟内终凝；
2、有效提高早期强度且对后期强度影响较小，能大幅提高混凝土及砂浆的粘聚性和粘结强度。
3、回弹率小：用于喷射混凝土（回弹率小于10%）能有效降低回弹造成的材料损失，提高经济效益。
4、微膨胀：用于混凝土中具有微膨胀效应，减缩抗裂，大幅提高抗水防渗性能，并提高其抗蚀防腐性能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50%以上。
二、适用范围
1、配制喷射型高性能混凝土及砂浆、止水堵漏的速凝早强混凝土。
2、铁路、公路、水工导流洞等隧道初次衬砌混凝土及砂浆。
3、冶金、煤矿的井巷、军工、人防等地下工程的薄壁混凝土(砂浆)。
4、加固、修复、基坑护壁、耐火工程、防护工程等。
三、性能指标
项目 性能指标
含固量，% ≥42.0
密度（22℃），g/cm³ 1.42±0.02
氯离子含量，% ≤1.0
总碱量，% ≤1.0
四、施工工艺
一种液体低碱速凝剂的制备及其性能研究！
一种液体低碱速凝剂的制备及其性能研究！
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［摘 要］本文采用氢氧化铝、氢氧化钾制得铝酸盐溶液，通过加入硅酸钠、甘油、丙烯酰胺改性制备液体低碱速凝剂；采用基准水泥，掺量占水泥用量3%～5%，所制得的速凝剂达到 GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》标准要求。该产品掺量低、与水泥适应性好、回弹量少，并可改善喷射混凝土后期强度损失大的问题。
0 前言速凝剂能够显著加快混凝土的凝结速度，在喷射混凝土施工中不可缺少，其效果直接影响到喷射混凝土的喷射质量。由于国内很多大型重点项目采用了湿喷工艺，液体速凝剂得到了较大关注。目前液体速凝剂包括无碱速凝剂和有碱速凝剂，无碱速凝剂由于具有较高的后期强度优势越来越受到关注，并开始逐步取代有碱速凝剂，但有碱速凝剂相较于无碱速凝剂具有掺量低、成本低、回弹量小、早期强度高的优势，因而，研制一种后期强度损失小、掺量低、回弹量小的低碱速凝剂具有较大现实意义。
国内外研究者对有碱速凝剂制备的研究较多，万甜明[1] 等以氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铝为基础组分，通过添加改性剂合成了一种铝酸盐型低碱液体速凝剂，掺量为6% 时，水泥初凝时间均小于 3min、终凝均小于 8min，同时该速凝剂 1d 抗压强度均大于 10MPa，28d
抗压强度比均大于 100%。张勇[2]等以单因素试验为基础，研究了碱铝比、母液浓度、反应温度和时间等合成工艺参数对铝酸盐液体速凝剂母液的凝结时间及稳定性的影响，并分析了各参数影响母液性能的原因，得出生产铝酸盐液体速凝剂的最佳合成工艺参数；并通过加入三乙醇胺、聚丙烯酰胺及重铬酸钾等明显改善了速凝剂与水泥的适应性，提高了速凝剂的综合性能。张建纲[3]采用铝酸钠、硫酸铝、硅酸钠、稳定剂为主要原材料合成了一种液体速凝剂，该速凝剂中铝离子的存在形式大多数为水合铝离子的聚合体，其离子半径大、电荷量高，有利于打破水泥颗粒表面的电位平衡，加速水泥的絮凝和凝结作用。然而，有碱速凝剂往往存在水泥适应性较差、后期强度损失大等问题。因此，研制一种掺量低、适应性好、后期强度损失小的有碱速凝剂具有重要的意义。本文通过氢氧化铝、氢氧化钾制得铝酸盐溶液，通过加入硅酸钠、甘油、丙烯酰胺改性制备液体低碱速凝剂，并研究了速凝剂对水泥砂浆凝结时间和抗压强度的影响。1 试验部分1.1 原材料氢氧化铝：工业级，中铝山东有限公司；氢氧化钾：分析纯，天津市永大化学试剂有限公司；甘油（丙三醇）：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；硅酸钠：分析纯，天津市永大化学试剂有限公司；阳离子型聚丙烯酰胺（分子量 1000 万）：工业级，河南众邦环保科技有限公司。
【CN110128044A】一种无碱液体速凝剂制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日
(21)申请号 201910278672.1
(22)申请日 2019.04.09
(71)申请人 湖北工业大学地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路28号
(72)发明人 孙义明 王福瑶
(74)专利代理机构 武汉帅丞知识产权代理有限公司 42220代理人 朱必武 王玉
(51)Int.Cl.C04B 22/14(2006.01)C04B 103/22(2006.01)
(54)发明名称一种无碱液体速凝剂制备方法(57)摘要本发明公开一种无碱液体速凝剂制备方法，包括：按质量百分比称取35~40%、氟硅酸10~15%、氢氧化铝12~16%、硅酸钠2~3%、其余为水，再制备含有SiO2颗粒的氟化铝液，制备氟化铝母液，将母液和硅酸钠、硫酸铝溶液混合搅匀，制得无碱液体速凝剂。所述氟硅酸取自磷肥生产废液，反应温度≤25℃，制成的无碱液体速凝剂中氟化铝的质量分数7~8%。本方法避免了常规办法制备氟化铝制备过程中出现强腐蚀性原料氢氟酸、解决了现阶段以氢氟酸、氢氧化铝制备氟化铝过程中对设备要求苛刻及危险性等问题，反应所得溶液中AlF3主要为可溶性AlF3，生成的SiO2微粒比表面积较大，对溶液有增稠作用，增加了溶液的稳
定性。
权利要求书1页 说明书6页CN 110128044 A2019.08.16
CN 110128044
A1.一种无碱液体速凝剂制备方法，所述方法包括：按质量百分比分别称取设定份量的：
硫酸铝、含氟硅酸的磷肥生产废液、氢氧化铝、硅酸钠和水，制备含有SiO2颗粒的氟化铝液、
制备均匀分散有SiO2微粒的氟化铝母液、将母液和硅酸钠以及硫酸铝溶液混合并搅拌均
匀，制得无碱液体速凝剂；所述氟硅酸取自磷肥生产副产物，制备氟化铝母液涉及的反应公
式如下：
H2SiF6+2Al(OH)3→2AlF3+SiO2+4H2O
其特征在于：制备所述一种无碱液体速凝剂的方法，包括如下步骤：
一种新型无碱液体速凝剂的合成及性能研究
斩癯建蟓 中国科技核心期刊
一种新型无碱液体速凝剂的
合成及性能研究
胡铁刚，王虎群，吴文选，熊卫锋，杨晓峰 （北京东方雨虹防水技术股份有限公司，北京 １０１３０９）
摘要：介绍了一种新型无碱液体速凝剂的合成方法，并对其性能进行了测试，结果表明，优化后的无碱液体速凝剂在掺量为８％ 时，性能符合Ｊｃ４７７—２ｏ０５《Ｊ喷射混凝土用速凝剂》中一等品的要求，基准水泥初凝时间２ｍｉｎ３０ Ｓ、终凝时间６ｍｉｎｌ０ Ｓ，１ ｄ抗压强度
达到１２．Ｉ ｂｌＰａ，２８ ｄ抗压强度比为９８％，后期强度基本无损失，与不同水泥和减水剂的适应性好。
关键词：液体速凝剂；无碱；喷射混凝土；适应性
中图分类号：ＴＵ５２８．０４２ 文献标识码：Ｂ ’ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１３）０２—００４１—０３
． Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｌｉｑｕｉｄ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｓｅｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ
ＨＵ Ｔｉｅｇａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈｕｑｕｎ， Ｕ Ｗｅｎｘｕａｎ，ＸＩＯＮＧ Ｗｅｉｒｅｎｇ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏｆｅｎｇ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｏｒｉｅｎｔａｌ Ｙｕｈｏｎｇ Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１３０９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ Ｉｌｅｗ ｌｉｑｕｉｄ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｓｅｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ．
Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ａｌｋａｌｉ—ｆｒｅｅ ｓｅｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｃｌａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｓ