一種基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水泥基膠凝材料化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)堿無(wú)氯速凝劑不僅顯著提高混凝土的前期強(qiáng)度，而且對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度無(wú)負(fù)面影響，還能改善混凝土的耐久性能，是一種性能優(yōu)良的速凝劑。速凝劑與不同水泥品種的適應(yīng)性、與不同種類(lèi)外摻劑適應(yīng)性、凝結(jié)時(shí)間隨摻量不規(guī)律變化、不同溫度下的速凝效果、水泥砂漿體積不規(guī)律變化等問(wèn)題的研究還不夠完善。
[0003]由于我國(guó)水泥及摻合料品種復(fù)雜，現(xiàn)有的水泥不可能完全滿足石膏和C3A的匹配要求，針對(duì)低活性水泥、低C3A水泥、低C3S含量水泥、低表面積水泥，現(xiàn)有的速凝劑無(wú)法針對(duì)適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)的多種水泥。開(kāi)發(fā)一種增強(qiáng)速凝劑適應(yīng)性的速凝劑輔料，意義在于提高速凝劑里起速凝作用的鋁的有效含量，水泥水化過(guò)程中的硅酸根單元，并通過(guò)多元增強(qiáng)組分復(fù)配的方式，提高速凝劑現(xiàn)有的適應(yīng)性，確保速凝劑摻量在合理范圍。
[0004]CN 101423356 A公開(kāi)一種噴射混凝土用環(huán)保型無(wú)堿液體速凝劑及其制備方法。無(wú)堿液體速凝劑由硫酸鋁、氟化鈉、三乙醇胺以及聚丙烯酰胺組成的淡綠色粘稠液體，其中硫酸鋁和氟化鈉為主要速凝組分。CN 104446090 A公開(kāi)了一種耐久性的無(wú)堿液體速凝劑及其制備方法，由如下質(zhì)量百分含量的組分制備而成:氫氧化鋁溶膠:20?28% ;改性硅溶膠:10%?16% ;改性醇胺:5%?9% ;纖維素纖維:4%?6% ;穩(wěn)定劑:1%?3% ;水:40%?60%。具體包括如下步驟:(1)氫氧化鋁溶膠的制備；(2)改性硅溶膠的制備；(3)改性醇胺的制備；(4)加增強(qiáng)纖維和穩(wěn)定劑和水，75?85°C下攪拌4?6h即得成品。CN103396027 A公開(kāi)了一種新型無(wú)堿液體速凝劑的制備方法，該速凝劑的成分和配比是:硫酸鋁30?50%，檸檬酸鋁10?20%，羥基羧酸2?10%，20%濃度的氨水5?10%，聚丙烯酰胺0.01?0.05%，其余為水。將上述原材料按照不同的投料順序投入反應(yīng)釜，在60?80°C下加熱、攪拌均勻，冷卻后形成無(wú)色或淡綠色粘稠液體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能使水泥漿體迅速凝結(jié)硬化，使水泥漿體更容易形成遠(yuǎn)程凝聚結(jié)構(gòu)，有利于提高水泥基膠凝材料早后期強(qiáng)度的基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，一種基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料，其組分的質(zhì)量百分比如下:
[0007]聚合硅酸硫酸鋁鐵:30-55%，
[0008]早強(qiáng)型增強(qiáng)劑:2-20%，
[0009]后齡期增強(qiáng)劑:2_10%，
[0010]余量為水；
[0011]所述聚合硅酸硫酸鋁鐵的(Al+Fe)/Si摩爾比為8_20，分子量區(qū)域100000-180000 ；
[0012]所述早強(qiáng)型增強(qiáng)劑為硫代硫酸鈉、硫氰酸鈉、草酸鈣、三乙醇胺、二乙醇胺中的一種或幾種；
[0013]所述后齡期增強(qiáng)劑為葡萄糖酸鈉、三異丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺中的一種或幾種。
[0014]—種基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料制備方法，具體步驟如下:
[0015]1)制備聚合硫酸鐵鋁:將七水硫酸亞鐵50g加入到四頸燒瓶中，按比例依次加入十八水硫酸鋁、自來(lái)水和硫酸，通人氧氣并攪拌；同時(shí)用恒壓分液漏斗滴加催化劑硝酸鋁；硫酸分批加入，攪拌速度為100-150r/min，先快后慢攪拌，在30°C溫度下反應(yīng)50_55min，得到紅褐色聚合硫酸鐵鋁溶液；
[0016]其中m(H2S04):m(FeS04.7Η20) = 0.10-0.15，m[Al2(S04)3.18H20]:m(FeS04.7Η20)=0.08-0.1，m[Al (N0)3.9H20]:m(FeS04.7H20) = 0.055 ；
[0017]2)制備聚合硅酸:將含有硅酸鈉的溶液加入酸中，使混合液pH值為2.0，攪拌，靜止熟化，即得聚合硅酸溶液；
[0018]所述含有硅酸鈉的溶液為硅酸鈉和水的混合溶液；
[0019]所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸；
[0020]3)在高速攪拌狀態(tài)下，按(Al+Fe)/Si摩爾比為0_16，向步驟1)制備的聚合硫酸鐵鋁溶液中緩慢加入步驟2)制備的聚合硅酸，在常溫下聚合反應(yīng)30min，即得聚合硅酸硫酸招鐵；
[0021]4)按質(zhì)量百分比將30-55%聚合硅酸硫酸鋁鐵、2-20%早強(qiáng)型增強(qiáng)劑、2-10%后齡期增強(qiáng)劑、余量水混合攪拌，即得基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料；
[0022]所述聚合硅酸硫酸鋁鐵的(Al+Fe)/Si摩爾比為8_20，分子量區(qū)域100000-180000 ；
[0023]所述早強(qiáng)型增強(qiáng)劑為硫代硫酸鈉、硫氰酸鈉、草酸鈣、三乙醇胺、二乙醇胺的一種或幾種，
[0024]所述后齡期增強(qiáng)劑為葡萄糖酸鈉、三異丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺的一種或幾種。
[0025]本發(fā)明從增大鋁質(zhì)組分、激發(fā)C4AF礦物相水化、引入富硅單元組分等方法入手，以復(fù)合聚合絮凝劑為調(diào)整主體，復(fù)合早強(qiáng)型增強(qiáng)劑、后齡期增強(qiáng)劑，構(gòu)建速凝劑輔料體系；速凝劑輔料中選擇(Al+Fe)/S中優(yōu)化比例，以確定鋁質(zhì)組分的高含量；引入活性Fe，復(fù)合三異丙醇胺作用于(^^礦物相，加快其水化；體系中[S1y]富硅單元組分消耗水泥水化中的Ca2+，降低0&(0!1)2的結(jié)晶能，阻礙C 3S表面雙電子層形成；同時(shí)，由于Ca2+被消耗，生成的C-S-H向C3S內(nèi)部擴(kuò)散，進(jìn)一步消除C3S的誘導(dǎo)期。
[0026]本發(fā)明原材料常見(jiàn)易得，工藝簡(jiǎn)單明了，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，無(wú)熱源、無(wú)噪聲，無(wú)外排氣體和廢水，產(chǎn)品穩(wěn)定有效，具有極好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明速凝劑輔料組分的質(zhì)量百分比如下:
[0028]聚合硅酸硫酸鋁鐵:30-55%，
[0029]早強(qiáng)型增強(qiáng)劑:2-20%，
[0030]后齡期增強(qiáng)劑:2-10%，
[0031]余量為水，總量補(bǔ)充100%。
[0032]優(yōu)選組分的質(zhì)量百分比如下:
[0033]聚合硅酸硫酸鋁鐵:35-50%，
[0034]早強(qiáng)型增強(qiáng)劑:5_15%，
[0035]后齡期增強(qiáng)劑:5-8%，
[0036]余量為水。
[0037]所述聚合硅酸硫酸鋁鐵的(Al+Fe)/Si摩爾比為8_20，分子量區(qū)域100000-180000。優(yōu)選的(Al+Fe)/Si摩爾比為10-16。更優(yōu)選的(Al+Fe)/S摩爾比為10。分子量區(qū)域趨向于在100000-180000。此外，本專利的速凝劑輔料中(Al+Fe)/S中優(yōu)化比例A1/S中優(yōu)化比例為0.8，有效鋁含量高。
[0038]本發(fā)明對(duì)聚合硅酸硫酸鋁鐵(PAFSS)做出具體限定，意義在于確定鋁質(zhì)組分的高含量。
[0039]所述聚合硅酸硫酸鋁鐵分子式為？^133!(0!1)力04)。說(shuō)0上0120\，其中a = 1.0，b = 0.75-2.0，c = 0.3-1.12，d = 0.005-0.1，e > 4，x = 0.1-0.3，y = 2.0-4。優(yōu)選分子式參數(shù)為:a = 1.0，b = 1.5，c = 1.0，d = 0.05，e > 4，x = 0.2，y = 2.0-4 ；
[0040]所述早強(qiáng)型增強(qiáng)劑為硫代硫酸鈉、硫氰酸鈉、草酸鈣、三乙醇胺、二乙醇胺中的一種或幾種。優(yōu)選為10%硫氰酸鈉和5%三乙醇胺的組合物。
[0041]所述后齡期增強(qiáng)劑為葡萄糖酸鈉、三異丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺中的一種或幾種。優(yōu)選為5%葡萄糖酸鈉和3%三異丙醇胺的組合物。
[0042]所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸，優(yōu)選為硝酸。
[0043]—種基于復(fù)合聚合絮凝劑的速凝劑輔料制備方法，具體步驟如下:
[0044]1)制備聚合硫酸鐵鋁；
[0045]2)制備聚合硅酸:將含有硅酸鈉的溶液加入酸中，使混合液pH值為2.0，攪拌，靜止熟化，即得聚合硅酸溶液。優(yōu)選的，將含有硅酸鈉的溶液加入硝酸中，使混合液pH值為
2.0。
[0046]3)在高速攪拌狀態(tài)下，向聚合硫酸鐵鋁溶液中緩慢加入聚合硅酸，在常溫下聚合反應(yīng)30min，即得聚合硅酸硫酸鋁鐵；