一种无碱无氯无硫酸根液体速凝剂[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107954628 A(43)申请公布日 2018.04.24

(21)申请号 201810051538.3(22)申请日 2018.01.19

(71)申请人 江苏苏博特新材料股份有限公司

地址 211100 江苏省南京市江宁区醴泉路

118号

申请人 博特新材料泰州有限公司(72)发明人 王瑞　王伟　张小磊　张建纲　

赵爽　(74)专利代理机构 南京源古知识产权代理事务

所(普通合伙) 32300

代理人 乔淑媛(51)Int.Cl.

C04B 24/26(2006.01)C04B 24/28(2006.01)C04B 103/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页

(54)发明名称

一种无碱无氯无硫酸根液体速凝剂(57)摘要

本发明公开一种无碱无氯无硫酸根液体速凝剂，可用于硫酸盐腐蚀环境下。所述液体速凝剂由磷酸二氢铝、有机醇胺促凝组分、无机含氟促凝组分、碱增稠流变助剂组分、抗冻剂组分和水组成。本发明所述液体速凝剂不含钠、钾、氯及硫酸根，具有良好的促凝作用，施工中凝结时间短、强度高、回弹率低，且具有良好的低温储存和应用的功能，尤其适合于内陆及沿海硫酸盐环境下喷射混凝土和堵漏抢修工程应用。

CN 107954628 ACN 107954628 A

权　利　要　求　书

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1.一种无碱无氯无硫酸根液体速凝剂，其特征在于，由磷酸二氢铝、有机醇胺促凝组分、无机含氟促凝组分、碱增稠流变助剂组分、抗冻剂组分和水组成；

所述有机醇胺促凝组分为二乙醇胺、三乙醇胺或三异丙醇胺中的一种或两种以上任意比例的组合；

所述无机含氟促凝组分为氟硅酸镁、氟化镁或三水氟化铝(CAS：15098-87-0)中的一种或两种以上任意比例的组合；

所述碱增稠流变助剂组分为聚丙烯酸酯增稠剂和/或聚氨酯类增稠剂，碱增稠流变剂包括非缔合型碱溶胀增稠剂和缔合型碱溶胀增稠剂；

所述抗冻剂组分为甘油、尿素或PVA中的一种或两种以上任意比例的组合。2.根据权利要求1所述的无碱无氯无硫酸根液体速凝剂，其特征在于，其组成按照重量百分比如下：

3.根据权利要求1或2所述的无碱无氯无硫酸根液体速凝剂，其特征在于，所述磷酸二氢铝的制备方法，40-90℃下，将磷酸、氢氧化铝和水混匀搅拌至氢氧化铝完全溶解，即得所述磷酸二氢铝；磷酸：氢氧化铝的摩尔比为3:1。

4.权利要求1-3中的任一项的所述无碱无氯无硫酸根液体速凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

40-90℃下，用水将磷酸二氢铝溶解，搅拌下分别加入有机醇胺促凝组分和无机含氟促凝组分，搅拌30～120min，加入抗冻剂组分，继续搅拌30～120min，降温到低于40℃后加入碱增稠流变助剂组分，搅拌30min即可。

5.权利要求1-3中的任一项的所述无碱无氯无硫酸根液体速凝剂的应用方法，其特征在于，所述速凝剂用于喷射混凝土、砂浆或抢修加固混凝土、砂浆中，其掺量为喷射混凝土或砂浆胶材用量的4～10wt％。

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一种无碱无氯无硫酸根液体速凝剂

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技术领域

[0001]本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种可用于硫酸盐腐蚀环境下的无碱无氯无硫液体速凝剂及其制备方法与应用。

背景技术

[0002]随着混凝土技术的不断发展，外加剂已经成为现代混凝土不可或缺的重要组成部分，利用混凝土外加剂提高混凝土施工性能、力学性能及耐久性能成为研究和应用的焦点。速凝剂在喷射混凝土施工及堵漏抢修等工程施工中的作用不可或缺。[0003]速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的一类外加剂，主要用于喷射混凝土及堵漏抢修等工程中。其发展经历了由粉体速凝剂向液体速凝剂，由有碱速凝剂向无碱速凝剂的阶段。粉体速凝剂促凝效果很好，价格便宜，但是存在碱含量高，施工中粉尘严重，设备要求高，危害施工工人身心健康等问题。随后发展的有碱液体速凝剂避免了粉尘问题，但由于存在大量的碱，存在强度损失大，腐蚀性强、混凝土长期碱骨料反应等问题。无碱速凝剂的出现解决了有碱速凝剂的问题，具有安全环保、强度无损失、无碱骨料等优点，因此无碱速凝剂是当前速凝剂发展的一个重要方向。[0004]目前，无碱速凝剂都是以硫酸铝为主要组分，辅以其它组分制备形成的。如中国专利(CN100448791C)公开的无碱速凝剂由硫酸铝、有机胺、悬浮剂和水组成；专利(CN100450956C)公开的无碱速凝剂由硫酸铝、硫酸镁、醇胺、稳定剂消泡剂等组成；专利(CN103553406B)公开的无碱速凝剂由聚合硫酸铝、硫酸镁、醇胺、无机酸和稳定剂组成。大量的硫酸根的引入会引起混凝土中二次钙矾石的生成，在混凝土内部形成膨胀应力，甚至导致混凝土开裂，尤其是在硫酸盐腐蚀环境下的混凝土工程，对混凝土原材料包括外加剂中硫酸根的控制很严格。[0005]我国幅员辽阔，沿海地区环境中除氯离子导致钢筋锈蚀进而影响耐久性外，硫酸盐的腐蚀也极其严重并日益受到了本领域相关人员的重视；另一方面，广袤的内陆地区，尤其是西部盐碱地区混凝土面临的耐久性最严重的问题就是硫酸盐腐蚀。在上述硫酸盐腐蚀环境下的喷射混凝土或抢修工程均不能引入额外的硫酸根，目前传统的硫酸铝为主体的液体速凝剂的使用就受到了限制，急需开发一种无硫酸根的无碱速凝剂。

[0006]中国专利(CN105503016A)提出了一种高强型无硫无碱液体速凝剂，主要由纳米氧化铝、纳米二氧化硅、三氟乙酸、有机分散剂、稳定剂和悬浮剂组成，该专利使用的纳米氧化铝和纳米二氧化硅均限定为纳米级，存在价格高、分散困难及粘度大难以施工等问题。发明内容

[0007]针对上述硫酸盐腐蚀环境下无碱速凝剂不能含有硫酸根的要求，而现有速凝剂的核心组分又全部是硫酸铝，或者即使不使用硫酸铝，使用其它组分，又存在难以施工的问题，本发明提供了一种无碱无氯无硫酸根的液体速凝剂及其制备方法与应用。[0008]本发明提供的无碱无氯无硫酸根液体速凝剂，由磷酸二氢铝、有机醇胺促凝组分、

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无机含氟促凝组分、碱增稠流变助剂组分、抗冻剂组分和水组成；所述组份按照重量百分比如下：

[0009]

所述有机醇胺促凝组分为二乙醇胺、三乙醇胺或三异丙醇胺中的一种或两种以上

任意比例的组合。

[0011]所述无机含氟促凝组分为氟硅酸镁、氟化镁或三水氟化铝(CAS：15098-87-0)中的一种或两种以上任意比例的组合。

[0012]所述碱增稠流变助剂组分为聚丙烯酸酯增稠剂和/或聚氨酯类增稠剂，碱增稠流变剂包括非缔合型碱溶胀增稠剂和缔合型碱溶胀增稠剂；其在中性或酸性环境下无增稠效果，在碱性环境下具有增稠效果；优选深圳海川生产的DSX3560水性增稠剂、美国罗门哈斯生产的TT-935。

[0013]所述抗冻剂组分为甘油、尿素或PVA中的一种或两种以上任意比例的组合。[0014]所述磷酸二氢铝的制备方法，40-90℃下，将磷酸、氢氧化铝和水混匀搅拌至氢氧化铝完全溶解，即得所述磷酸二氢铝；磷酸：氢氧化铝的摩尔比为3:1。[0015]本发明提供了所述无碱无氯无硫酸根液体速凝剂的制备方法，包括如下步骤：[0016]40-90℃下，用水将磷酸二氢铝溶解，搅拌下分别加入有机醇胺促凝组分和无机含氟促凝组分，搅拌30～120min，加入抗冻剂组分，继续搅拌30～120min，降温到低于40℃后加入碱增稠流变助剂组分，搅拌30min即可。

[0017]所述无碱无氯无硫酸根液体速凝剂的应用方法，所述速凝剂用于喷射混凝土、砂浆或抢修加固混凝土、砂浆中，其掺量为喷射混凝土胶材用量的4～10wt％。[0018]有益效果：本发明提供的无碱速凝剂无碱无氯无硫酸根，适用于各种喷射混凝土、砂浆或抢修加固混凝土、砂浆，尤其适用于硫酸盐腐蚀环境下的喷射混凝土、砂浆或抢修加固混凝土、砂浆；由于磷酸二氢铝、无机含氟促凝组分和有机醇胺促凝组分的协同作用，具有良好的加快凝结时间的作用，且水泥适应性很好；碱增稠流变助剂在本发明的液体速凝剂中不发挥增稠作用，确保了本发明液体速凝剂储存应用时的低粘度，在与砂浆、混凝土体系接触后发挥增稠作用，降低了回弹率；抗冻剂组分有利于产品在低温环境及冬季储存和应用时不凝结而能正常使用。

具体实施例

[0019]为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。[0020]按照下表1中配方制备不同的速凝剂，80℃下，用水将磷酸二氢铝溶解，搅拌下分

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[0010]

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别加入有机醇胺促凝组分和无机含氟促凝组分，搅拌60min，加入抗冻剂组分，继续搅拌30min，降温到30℃后加入碱增稠流变助剂组分，搅拌30min即可。参照中国建材行业标准JC477-2005测试凝结时间和胶砂强度，速凝剂掺量为水泥的8％。[0021]结果如下表1所示，本发明无碱无氯无硫酸根液体速凝剂具有良好的促凝效果，8％掺量下全部满足JC477标准中的性能要求，部分甚至达到了一等品的性能要求。[0022]表1实施例1～6液体速凝剂配方及性能

[0023]

[0024]

利用实施例3制备的速凝剂测试了不同厂家的水泥凝结时间，结果如下表2所示，

本发明所述的液体速凝剂具有良好的水泥适应性。[0025]表2实施例3液体速凝剂不同水泥的性能

[0026]

水泥种类基准水泥鹤林水泥小野田水泥华新水泥海螺水泥速凝剂掺量6％8％4％8％8％初凝时间3:102:504:303:454:05终凝时间8:257:4511:279:5511:281天强度(MPa)12.510.615.99.912.628天强度比(％)102100105110100[0027]按照下表3中配方制备不同的速凝剂，80℃下，将80％浓度的磷酸、氢氧化铝和水混匀搅拌至氢氧化铝完全溶解；搅拌下分别加入有机醇胺促凝组分和无机含氟促凝组分，搅拌30min，加入抗冻剂组分，继续搅拌120min，降温到低于40℃后加入碱增稠流变助剂组分，搅拌30min即可。参照中国建材行业标准JC477-2005测试凝结时间和胶砂强度，速凝剂掺量为水泥的8％。结果如下表3所示：本发明无碱无氯无硫酸根液体速凝剂具有良好的促

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凝效果，8％掺量下全部满足JC477标准中的性能要求；对比例1和实施例8结果比较可以看出，缺少由磷酸和氢氧化铝制备的磷酸二氢铝组成的产品显著延长了水泥的促凝时间。[0028]表3实施例7～8和对比例1液体速凝剂配方及性能

[0029]

[0030]

按照下表4中的配方及前述步骤制备了实施例9、对比例2和对比例3，其中对比例2

与实施例9相比取消了增稠剂组分，对比例3和实施例9相比无抗冻剂组分，分别测试了相同掺量下混凝土喷射时的回弹率与最低储存温度，结果如表中所示，对比例2的回弹率为20％，明显高于实施例9的1％；对比例3的最低储存温度为0℃，在低于0℃的环境下放置3天就出现了凝固现象，而实施例9在-20℃环境下放置超过了30天仍未凝固。[0031]表4实施例9和对比例2～3液体速凝剂配方及性能

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