[发明专利]一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法：包括以下步骤：1）将2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、改性纳米二氧化硅溶液引发剂和水超声分散均匀，加热至60‑80℃后反应5‑8h得到混合溶液A；2）将硫酸铝、醇胺、水和混合溶液A加热至60~80℃反应1~5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化机高速分散10分钟，即得高强型无碱无氯速凝剂。该方法采用有机改性制得的无碱无氯速凝剂可以大幅提高水泥砂浆的1d抗压强度，同时可以提升产品的稳定性等综合性能。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法。

背景技术

速凝剂是一种使水泥或混凝土快速凝结和硬化的混凝土外加剂。其主要作用是可以增加喷射混凝土一次喷涂厚度，缩短二次喷射之间的间隔，同时提高混凝土早期强度，以便及时提供支护抗力，目前已经广泛应用于现代地下工程、矿山工程、堵漏和抢险等工程。

无碱速凝剂由于对混凝土后期强度几乎没有影响，正成为速凝剂发展的主要方向，以硫酸铝为主要成分的无碱速凝剂是由于原料来源易得，制备工艺简单，是速凝剂的主要研究对象。硫酸铝不易单独配制成无碱速凝剂，需要结合其他组分一起解决稳定性和早强等问题。

铝酸钠、硫酸镁、氯化钙、氟化盐和硅酸盐等是硫酸铝系无碱速凝剂常用的组分，如专利CN200610098296.0公开了一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂，采用硫酸镁改善速凝剂对水泥的适用性，提高混凝土的早期强度，但是硫酸镁的引入很容易引起硫酸铝的结晶析出，对产品稳定性造成严重的影响。氢氟酸也是硫酸铝系无碱速凝剂的常见组分，虽然氢氟酸可以显著缩短凝结时间，提高产品的稳定性，但是早期强度非常低，水泥砂浆1d抗压强度经常小于3MPa，不能满足标准JC 477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的性能要求。

发明内容

为了解决现有无碱速凝剂早期强度较低等缺点，本发明提供了一种高强型无碱无氯速凝剂的制备方法。

纳米二氧化硅可以有效促进水泥水化，优化界面结构，从而提高水泥基复合材料的强度。但纳米二氧化硅也是一种增稠剂，如果直接加入到无碱速凝剂中，会大幅提高产品的粘度，导致产品凝固无法实际使用。此外纳米二氧化硅由于表面富含羟基，容易团聚，直接共聚改性接枝率非常低。

本发明所述的强型无碱无氯速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、改性纳米二氧化硅、引发剂和水超声分散混匀，加热至60-80℃后反应5-8h得到混合溶液A；

步骤（2）将硫酸铝、醇胺、水和混合溶液A加热至60-80℃反应1-5h，得到混合溶液B；降温至室温，然后采用乳化机高速分散10分钟，即得高强型无碱无氯速凝剂。

本发明的进一步改进，步骤（1）中所述混合溶液A由以下组分按质量百分比组成：

2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸 10-15%

丙烯酸 1-5%

改性纳米二氧化硅 20-30%

引发剂 0.1-1%

水 余量

所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为2-5:1。

本发明的进一步改进，步骤（2）中所述混合溶液B由以下组分按质量百分比组成：