[发明专利]一种高铝含量无碱无氯速凝剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥基胶凝材料化工技术领域，具体涉及一种高铝含量无碱无氯速凝剂的制备方法。

背景技术

速凝剂是一种特种水泥外加剂，它的作用是缩短混凝土浆料失去塑性转变为凝聚态所需的时间，这种加速水泥硬化速度的特性使它在道路、堵漏、铁路、电力工程等领域的维修、抢修和矿山、铁路、水利、工业与民用建筑和国防工程中都有广泛的应用。但现有的有碱速凝剂含有大量的碱性物质，碱性物质的引入会对混凝土造成的碱骨料破坏作用，Cl^-含量也会增加钢筋锈蚀的可能性，宏观上表现为混凝土的后期强度降低，无碱无氯速凝剂不仅显著提高混凝土的前期强度，而且对混凝土的后期强度无负面影响，还能改善混凝土的耐久性能，是一种性能优良的速凝剂。

水泥水化速凝主要取决于水泥矿物中铝酸三钙与石膏的相对含量，速凝剂的主要作用就是改变这种平衡。石膏的品种影响较大，如无水石膏比二水石膏的溶解度大，与C₃A反应生成钙矾石的速度比二水石膏更快，被钙矾石包裹的水泥颗粒更多。因此，需要加入更多的铝酸盐才能达到比较好的凝结效果。

通常硅酸盐水泥熟料中C₃A的含量波动范围在7％～15％，根据我国现行规范,普通硅酸盐水泥中可使用不超过20％的混合材，也就是说普通硅酸盐水泥中C₃A的含量的范围在5％～12％。有研究表明，在石膏含量不变的情况下，水泥中C₃A含量从9.4％降低到5.4％，满足凝结时间所需要的液体速凝剂的掺量从2.5％增大到6％，而过高C₃A含量(≥8％)的水泥往往会影响减水剂对于混凝土的坍落度保持性能。因此，C₃A含量是影响液体速凝剂与水泥适应性的最重要的原因，一般选择C₃A含量为6％～8％的水泥较为适宜。

由于我国水泥及掺合料品种复杂，现有的水泥不可能完全满足石膏和C₃A的匹配要求，针对低活性水泥、低C₃A水泥、低C₃S含量水泥、低表面积水泥，鉴于此，有必要研究一种能提高速凝剂里起速凝作用的铝的有效含量，制备的速凝剂的稳 定性较高，且掺量适当，适应性广的速凝剂。

CN 104386976 A公开一种改性速凝剂，由BASF液体无碱速凝剂和亲水基纳米SiO₂组成，所述BASF液体无碱速凝剂与亲水基纳米SiO₂的质量份数比为4-8：05-2。CN104386976A一种粘性易控制的复合速凝水泥浆液及其制备方法，包括水泥浆液、BASF液体无碱速凝剂和亲水基纳米SiO₂，其中BASF液体无碱速凝剂的质量为水泥浆液质量的4％-8％，亲水基纳米SiO₂的量为水泥浆液质量的0.5％-2％。CN 101423356 A公开一种喷射混凝土用环保型无碱液体速凝剂及其制备方法。无碱液体速凝剂由硫酸铝、氟化钠、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺组成的淡绿色粘稠液体。CN 103396027 A公开了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％，羟基羧酸2～10％，20％浓度的氨水5～10％，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。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种制备过程简便，无热源消耗，速凝剂有效铝含量大，具有高活性和高稳定性，且掺量适当，适应性广的高铝含量无碱无氯速凝剂的制备方法。

本发明目的的实现方式为，一种高铝含量无碱无氯速凝剂的制备方法，具体步骤如下：

1)将十八水硫酸铝置于反应容器中，缓慢滴加氨水溶液滴加时间45～60min，滴加后，搅拌溶液呈清澈状态，持续搅拌30min；

所述十八水硫酸铝和氨水的质量比为660：840～950；

所述氨水的百分浓度为25％；

2)将步骤1)稳定清澈溶液继续保持搅拌状态，缓慢加入50～100g十八水硫酸铝，确保pH值在3.8～5.0范围内，加入时间控制在5min内；加入后，持续搅拌30min，确保加入低铝辅助速凝组分后，速凝体系稳定清澈；

3)向步骤2)稳定清澈速凝体系中加入占最终速凝剂成品溶液质量3～5‰的交联剂、2～5‰的无机酸和5～15％的早强剂；加入后，搅拌30min，即得高铝含量无碱无氯速凝剂；