一种早强型环保无碱速凝剂及制备方法与流程

本发明涉及无碱速凝剂，具体涉及一种早强型环保无碱速凝剂及制备方法。

背景技术：

1、喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，喷向岩石或混凝土的表面而形成。

2、根据喷射混凝土用速凝剂标准(gb/t 35159-2017),液体速凝剂虽然有碱性和无碱速凝剂之分，但它们对早期强度的要求都是24小时抗压强度≥7mpa。q/cr 807-2020国铁集团技术标准《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》要求无碱速凝剂6小时抗压强度≥1mpa，24小时抗压强度≥10mpa。

3、在实际应用过程对中，只满足国标gb/t 35159-2017的无碱速凝剂掺量在7％左右，大多为含氟无碱速凝剂，其早期强度都发展较慢，6小时抗压强度小于0.7mpa，粘度在300mps左右。而满足铁标q/cr 807-2020的无碱速凝剂掺量在8％，且粘度在1000mps左右，高掺量和高粘度都不适用于实际施工泵送。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，通过速凝剂配方和工艺的优化设计，把火山灰和硫酸铝复合一起，并结合硅酸钙晶体，制备出具有早强功能环保无碱液体速凝剂，具体通过以下技术方案来实现：

2、本发明提供了一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，包括：

3、采用硫酸铝、氢氧化铝和火山灰复合成聚合铝化物；

4、将改性硅酸钙晶体均匀悬浮于聚合铝化物中，即得到早强型环保无碱速凝剂；

5、所述火山灰包括二氧化硅和氧化铝；

6、所述改性硅酸钙晶体的原料包括表面改性剂、甘油、乙二醇、水合硅酸镁、九水硅酸钠、偏铝酸钠、硝酸钙和水。

7、可选或优选地，所述聚合铝化物的配置步骤为：s1、将45份硫酸铝、25.7份水和0.2的阳离子放入反应釜中常温下搅拌30分钟；s2、加入10份火山搅拌，并加热至65℃，搅拌30分钟；s3、加入5份轻质氢氧化铝和2份柠檬酸、0.5份磷酸，搅拌加压至1.5atm大气压并升温至140℃，搅拌1小时，得到聚合铝化物。

8、可选或优选地，在向聚合铝化物中加入改性硅酸钙晶体时，包括步骤：s1、降压并搅拌降温至65℃；s2、持续保温65℃，缓慢滴加6份二乙醇胺和0.5份三乙醇胺，调整ph值至5左右，滴加2小时；s3、加入0.1份阴离子，降温搅拌30分钟后，冷却至40℃以下；s4、使用乳化搅拌机搅拌，转速3000r/min，并匀速缓慢加入5份纳米硅酸钙晶体，加入时间为1小时。

9、可选或优选地，所述轻质氢氧化铝为6000目、7000目、8000目、9000目和10000目中的一种或多种。

10、可选或优选地，所述火山灰中二氧化硅和氧化铝的占比为71:13、80:16、85:7中的一种。

11、可选或优选地，所述表面改性剂的原料包括异戊烯基聚氧乙烯、聚乙二醇单甲醚酯化大单体和水。

12、可选或优选地，所述表面改性剂的配置步骤为：s1、向带有搅拌器的反应釜中加入异戊烯基聚氧乙烯，聚乙二醇单甲醚酯化大单体和水，使反应釜内温度升高至35℃，搅拌其内溶液为无色透明；s2、向反应釜内同时滴加a、b、c三种溶液，其中，a液为丙烯酸与水的混合液，b液为抗坏血酸、巯基乙酸与水的混合液，c液为过氧化氢、葡萄糖酸钠与水的混合液；s3、向反应釜中加入固体氢氧化钠搅拌至溶解，得到无色透明的表面改性剂。

13、可选或优选地，在滴加a、b、c三种溶液时，a液滴加反应2h，b、c液滴加反应2.5h，滴加完毕后，保持35℃恒温反应1h。

14、可选或优选地，所述表面改性剂的各项原料配比为：异戊烯基聚氧乙烯40-50％、聚乙二醇单甲醚酯化大单体0.2-1％、丙烯酸3-4％g、抗坏血酸0.01-0.1％、巯基乙酸0.1-2％、过氧化氢1-6％、葡萄糖酸钠1.15-1.20％、固体氢氧化钠0.5-0.8％g、余量水。

15、可选或优选地，所述改性硅酸钙晶体的配置步骤为：s1、在常温下向带有搅拌器的反应釜中加入水、甘油、乙二醇和水合硅酸镁，搅拌15分钟；s2、加入九水硅酸钠，升温至55℃，搅拌1小时；s3、加入偏铝酸钠，在55℃恒温条件下反应30分钟，得到改性硅酸钠液体；s4、冷却至常温，继续向反应釜中加入水和表面改性剂，开启高速乳化机进行搅拌，搅拌15分钟；s5、向反应釜中同时滴加改性硅酸钠溶液和硝酸钙溶液，滴加时间为40分钟；s6、将反应釜中溶液导入喷雾干燥机中，雾化后得到改性硅酸钙晶体。

16、本发明还提供一种早强型环保无碱速凝剂，采用上述方法制备。

17、基于上述技术方案，本发明提供可产生如下技术效果：

18、(1)解决现阶段铁标无碱速凝剂粘度高、掺量大的问题；

19、(2)环保效果好，实现生产过程无氟、无氯、无碱。

技术特征：

1.一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述聚合铝化物的配置步骤为：s1、将45份硫酸铝、25.7份水和0.2的阳离子放入反应釜中常温下搅拌30分钟；s2、加入10份火山搅拌，并加热至65℃，搅拌30分钟；s3、加入5份轻质氢氧化铝和2份柠檬酸、0.5份磷酸，搅拌加压至1.5atm大气压并升温至140℃，搅拌1小时，得到聚合铝化物。

3.根据权利要求2所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述轻质氢氧化铝为6000目、7000目、8000目、9000目和10000目中的一种或多种；所述火山灰中二氧化硅和氧化铝的占比为71:13、80:16、85:7中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述表面改性剂的原料包括异戊烯基聚氧乙烯、聚乙二醇单甲醚酯化大单体和水。

5.根据权利要求4所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述表面改性剂的配置步骤为：s1、向带有搅拌器的反应釜中加入异戊烯基聚氧乙烯，聚乙二醇单甲醚酯化大单体和水，使反应釜内温度升高至35℃，搅拌其内溶液为无色透明；s2、向反应釜内同时滴加a、b、c三种溶液，其中，a液为丙烯酸与水的混合液，b液为抗坏血酸、巯基乙酸与水的混合液，c液为过氧化氢、葡萄糖酸钠与水的混合液；s3、向反应釜中加入固体氢氧化钠搅拌至溶解，得到无色透明的表面改性剂。

6.根据权利要求5所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：在滴加a、b、c三种溶液时，a液滴加反应2h，b、c液滴加反应2.5h，滴加完毕后，保持35℃恒温反应1h。

7.根据权利要求5所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述表面改性剂的各项原料配比为：异戊烯基聚氧乙烯40-50％、聚乙二醇单甲醚酯化大单体0.2-1％、丙烯酸3-4％g、抗坏血酸0.01-0.1％、巯基乙酸0.1-2％、过氧化氢1-6％、葡萄糖酸钠1.15-1.20％、固体氢氧化钠0.5-0.8％g、余量水。

8.根据权利要求1所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：所述改性硅酸钙晶体的配置步骤为：s1、在常温下向带有搅拌器的反应釜中加入水、甘油、乙二醇和水合硅酸镁，搅拌15分钟；s2、加入九水硅酸钠，升温至55℃，搅拌1小时；s3、加入偏铝酸钠，在55℃恒温条件下反应30分钟，得到改性硅酸钠液体；s4、冷却至常温，继续向反应釜中加入水和表面改性剂，开启高速乳化机进行搅拌，搅拌15分钟；s5、向反应釜中同时滴加改性硅酸钠溶液和硝酸钙溶液，滴加时间为40分钟；s6、将反应釜中溶液导入喷雾干燥机中，雾化后得到改性硅酸钙晶体。

9.根据权利要求1所述的一种早强型环保无碱速凝剂制备方法，其特征在于：在向聚合铝化物中加入改性硅酸钙晶体时，包括步骤：s1、降压并搅拌降温至65℃；s2、持续保温65℃，缓慢滴加6份二乙醇胺和0.5份三乙醇胺，调整ph值至5左右，滴加2小时；s3、加入0.1份阴离子，降温搅拌30分钟后，冷却至40℃以下；s4、使用乳化搅拌机搅拌，转速3000r/min，并匀速缓慢加入5份纳米硅酸钙晶体，加入时间为1小时。

10.一种早强型环保无碱速凝剂，其特征在于：由权利要求1-9中任一方法制备。

技术总结本发明提供了一种早强型环保无碱速凝剂及制备方法，其方法为采用硫酸铝、氢氧化铝和火山灰复合成聚合铝化物；将改性硅酸钙晶体均匀悬浮于聚合铝化物中，即得到早强型环保无碱速凝剂；所述火山灰包括二氧化硅和氧化铝；所述改性硅酸钙晶体的原料包括表面改性剂、甘油、乙二醇、水合硅酸镁、九水硅酸钠、偏铝酸钠、硝酸钙和水。本发明能现阶段铁标无碱速凝剂粘度高、掺量大的问题。技术研发人员：付谦,胡朝龙,陈志刚,姚龙,钊福伟,李波,魏瑞,许峰,孙建朋,魏潇,李治庆,阳大福受保护的技术使用者：中铁十局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5