[发明专利]一种杂化型无碱速凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种杂化型无碱速凝剂及其制备方法。本发明所述无碱速凝剂由以下各组分组成：45‑55%无机组分A，5‑10%醇胺，1‑3%有机酸，10‑15%有机组分B，余量为水；所述无机组分A由200~300目的硫酸铝、200~300目氢氧化铝、硅烷偶联剂溶液、95wt%的乙醇水溶液制备而成；所述有机组分B由二甲基二烯丙基氯化铵、三‑（二甲胺基甲基）苯酚、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、氧化还原引发剂及水制备而成。本发明产品使用寿命长，施工性能好；引入的有机组分具有较高的电荷密度和合适的分子量，可以和水泥中的钙离子粘结沉淀，进而促进消耗石膏，提升C₃A的水化速率，缩短产品的凝结时间。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种杂化型无碱速凝剂及其制备方法。

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。

传统意义上的硫酸铝系无碱速凝剂常采用有机醇胺和无机盐进行复合改性。专利CN10912563.1公开了有机无机复合型无碱速凝剂及其制备方法，采用铝盐和醇胺形成络合物，镁盐等增加络合稳定效果。专利CN201711214589.5公开了一种新型有机无机酸合成无碱速凝剂及其制备方法，采用柠檬酸和铝离子形成稳定的络合物，并且继续引入氢氟酸增大反应转化率，最后引入醇胺提高产品的早期强度，提升产品的综合性能。对于传统的硫酸铝系无碱速凝剂来说，从杂化本质和成键形式上看，有机和无机相是以氢键和范德华力等相互作用结合，随着放置时间的增加，持续的布朗运动势必会引起产品分层或者沉淀，影响产品的销售和使用。

发明内容

为了解决现有无碱速凝剂使用寿命短等缺点，本发明提供了一种杂化型无碱速凝剂的制备方法。

传统硫酸铝系无碱速凝剂的有机物和无机组分多是以氢键和亲水-憎水平衡等弱的相互作用结合，持续的布朗运动会增加颗粒间的碰撞几率，造成产品分层或者沉淀。而采用有机硅作为连接无机组分和有机组分的桥梁，将有机官能团引入到无机组分上，实现有机和无机组分以共价键的化学键连结，从而防止产品出现宏观相分离的现象。

本发明所述一种杂化型无碱速凝剂由以下各组分按质量百分比组成：

上述各组分质量百分比之和为100％；

所述无机组分A由以下组分按质量百分比组成：

上述各组分质量百分比之和为100％，

所述硅烷偶联剂溶液的溶剂为乙醇，硅烷偶联剂的质量浓度为1～3wt％，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；

所述有机组分B由以下组分按质量百分比组成：

上述各组分质量百分比之和为100％，

其中所述氧化还原引发剂包括摩尔比2-5:1的氧化剂和还原剂，其中所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的任意一种，所述还原剂为亚硫酸氢钠。

所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺；所述有机酸为乳酸或草酸。

本发明所述的杂化型无碱速凝剂的制备方法，包括以下步骤：