本发明涉及速凝剂
技术领域：
，具体涉及一种含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：速凝剂是一种能使水泥或混凝土快速凝结硬化的化学外加剂，是喷射混凝土中必不可少的一种组分。近年来，随着喷锚支护、铁路隧道、矿山、抢修加固和堵漏等工程的大量建设，速凝剂的需求量也越来越大。由于具有施工环境较好、回弹低、后期强度保有率高等优势，无碱液体速凝剂的研制成为了当今速凝剂领域的重点研究方向。目前广泛使用的液体无碱速凝剂中速凝组分主要是硫酸铝。但是，研究发现，单纯的硫酸铝溶液，一方面速凝效果和早强性能难以满足要求，另一方面，溶液的稳定性较差。如中国专利cn108793806a公开了一种无碱液体速凝剂及其制备方法，包括按重量百分比的以下组分：硫酸铝45-55％、氢氧化铝1-5％、磷酸1-5％、二乙醇胺1-3％、乙醇酸1-3％、海泡石矿粉0.5-2％、双酚系缩合物0.5-2％、余量为去离子水，但是，此种速凝剂存在着一天强度较低的缺陷。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使水泥终凝时间短、稳定性高、1d强度高的含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂及其制备方法和应用。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：发明人了解到，在无碱液体速凝剂中引入氟硅酸镁等组分，相当于既引入了氟，又引入了硅，可以利用氟帮助促凝，并解决速凝剂的储存稳定性，同时又利用硅解决混凝土的早强发展问题。不过，目前关于氟硅酸镁在无碱液体速凝剂中应用效果的研究很少。因此，本申请探索无碱液体速凝剂中引入氟硅酸镁等组分的正面作用，以及氟硅酸镁的合适用量，并进一步优化与氟硅酸镁等组分相容性较好的无碱液体速凝剂体系，最大限度地改善无碱液体速凝剂的性能，并降低生产成本，具体方案如下：一种含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂，该速凝剂包括以下重量份组分：硫酸铝46-53份，氟硅酸镁5-12份，二乙醇胺2.5-5.0份，三乙醇胺0.1-0.5份，元明粉0.5-2.0份，水27.5-45.9份。优选地，所述速凝剂包括以下重量份组分：硫酸铝46-50份，氟硅酸镁5-8份，二乙醇胺2.5-4.0份，三乙醇胺0.1-0.3份，元明粉0.5-2.0份，水36.2-45.9份。优选地，所述速凝剂包括以下重量份组分：硫酸铝48-50份，氟硅酸镁6-8份，二乙醇胺3.5-4.0份，三乙醇胺0.2-0.3份，元明粉1.5-2.0份，水36.2-40.3份。优选地，所述速凝剂包括以下重量份组分：硫酸铝48份，氟硅酸镁6份，二乙醇胺3.5份，三乙醇胺0.2份，元明粉2.0份，水40.3份。本发明中加入的硫酸铝、氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺起到了降低水泥浆体凝结时间的作用；氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺还起到了提高无碱液体速凝剂中硫酸铝溶解度的作用；元明粉起到提高水泥砂浆一天抗压强度的作用。本发明中，若硫酸铝、二乙醇胺、三乙醇胺添加量过低，对水泥浆体凝结时间的影响过小；若硫酸铝添加量过高，会导致速凝剂容易发生絮凝沉淀；若二乙醇胺添加量过高，对速凝剂性能没有明显提升；若三乙醇胺添加量过高，则会使水泥砂浆一天强度明显下降；若氟硅酸镁添加量过低，会延长水泥凝结时间；若氟硅酸镁添加量过高，会使水泥砂浆一天强度下降；若元明粉添加量过低，水泥砂浆的一天强度会难以达到标准；若元明粉添加量过高，则会使碱含量过高，超出无碱速凝剂的范围，导致水泥砂浆后期强度偏低。一种如上所述的含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热并保持恒温；(2)在搅拌条件下，依次间隔加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺和元明粉；(3)持续搅拌反应至自然冷却，得到含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂。进一步地，所述水浴加热的温度为65-75℃。进一步地，所述搅拌的速率为250-350rpm。进一步地，步骤(2)中所述间隔的时间为9-11min。本发明中，反应温度限制在65℃-75℃，原因是在这个温度范围内，合成的反应速度最快，若温度过低，则需要较长时间才能得到本发明中的无碱液体速凝剂；若温度过高，则会使其中的有机成分如二乙醇胺、三乙醇胺难以发挥理想作用。本发明的制备过程中，各成分的添加过程中保持恒温，在所有原料添加完成后，加热停止，并一直搅拌至冷却至室温，即反应完成。一种如上所述的含有氟硅酸盐的无碱液体速凝剂的应用，该速凝剂应用于喷射混凝土中。进一步地，所述的速凝剂在喷射混凝土中的添加量为6-7wt％。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)使用本发明的速凝剂后，水泥终凝时间较短；(2)使用本发明的速凝剂后，水泥砂浆1d强度较高；(3)本发明所得速凝剂在低温条件下稳定性较好，不易变质沉淀。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。以下各实施例中，如无特别说明的原料产品或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。实施例1按硫酸铝46.00份，氟硅酸镁5.00份，二乙醇胺2.50份，三乙醇胺0.10份，元明粉0.50份，水45.90份称量；取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热至70℃并保持恒温；一边搅拌一边依次加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、元明粉，每种组分加入时间间隔10分钟；持续搅拌直至自然冷却。实施例2按硫酸铝48.00份，氟硅酸镁6.00份，二乙醇胺3.50份，三乙醇胺0.20份，元明粉2.00份，水40.30份称量；取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热至75℃并保持恒温；一边搅拌一边依次加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、元明粉，每种组分加入时间间隔11分钟；持续搅拌直至自然冷却。实施例3按硫酸铝50.00份，氟硅酸镁8.00份，二乙醇胺4.00份，三乙醇胺0.30份，元明粉1.50份，水36.20份称量；取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热至70℃并保持恒温；一边搅拌一边依次加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、元明粉，每种组分加入时间间隔9分钟；持续搅拌直至自然冷却。实施例4按硫酸铝51.00份，氟硅酸镁9.00份，二乙醇胺4.50份，三乙醇胺0.40份，元明粉1.00份，水34.10份称量；取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热至70℃并保持恒温；一边搅拌一边依次加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、元明粉，每种组分加入时间间隔9分钟；持续搅拌直至自然冷却。实施例5按硫酸铝53.00份，氟硅酸镁12.00份，二乙醇胺5.00份，三乙醇胺0.50份，元明粉1.00份，水28.50份称量；取硫酸铝加入到反应容器中，将水倒入，水浴加热至65℃并保持恒温；一边搅拌一边依次加入氟硅酸镁、二乙醇胺、三乙醇胺、元明粉，每种组分加入时间间隔10分钟；持续搅拌直至自然冷却。对以上各实施例所制得的产品进行性能测试，所选水泥为基准水泥，液体无碱速凝剂掺量为6wt％，所得结果如下表1所示。表1实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5初凝时间4’20”4’10”3’20”2’50”2’30”终凝时间8’50”5’30”6’50”7’40”7’10”1d抗压强度/mpa11.510.39.78.57.228d强度保有率/％10291979596对于重点影响最后速凝剂性能的关键性条件，本发明基于实施例2设计了数个对比例。其中，如无特别说明的原料产品或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。对比例1与实施例2相比，本对比例中不加入氟硅酸镁，水为46.30份。对比例2与实施例2相比，本对比例中氟硅酸镁为2.00份，水为44.30份。对比例3与实施例2相比，本对比例中氟硅酸镁为15.00份，水为31.30份。对以上各对比例所制得的产品进行性能测试，所选水泥为基准水泥，液体无碱速凝剂掺量为6％，所得结果如下表2所示。表2实施例2对比例1对比例2对比例3初凝时间4’10”6’40”8’20”4’00”终凝时间5’30”12’50”16’50”5’10”1d抗压强度/mpa10.39.710.06.228d强度保有率/％91989594可以看出，本发明制作的无碱液体速凝剂可以满足目前喷射混凝土领域对速凝剂的效果要求，且本发明制作的无碱液体速凝剂不易发生沉淀变质，保质期较长。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12