一种高性能混凝土速凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种高性能混凝土速凝剂及其制备方法。

背景技术

混凝土速凝剂是一种掺入混凝土中能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，能够达到抢修或井巷中混凝土快速凝结的目的。混凝土速凝剂的作用是加速水泥的水化硬化，在很短的时间内形成足够的强度，以保证特殊施工的要求，是喷射混凝土施工法中不可缺少的添加剂。现有的混凝土速凝剂大多以硅酸钠盐为基础成分制得，促凝效果不够，导致掺量较高，影响水泥性能，容易降低混凝土的后期强度，使用效果不佳。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种高性能混凝土速凝剂及其制备方法，解决了现有的速凝剂在进行使用时混凝土凝固效率不高，凝固后强度不足，工作效率较低，使用效果不佳的问题。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

一种高性能混凝土速凝剂，按照重量份数其由下述原料配制而成：中和剂25-35份，辅助剂10-20份，促进剂2-8份，调节剂2-5份，配合剂2-5份，RO水35-55份。

作为本发明的进一步改进，按照重量份数其由下述原料配制而成：中和剂30份，辅助剂15份，促进剂5份，调节剂3份，配合剂3份，RO水50份。

作为本发明的进一步改进，所述中和剂包括硫代硫酸钠和铬酸钠，所述硫代硫酸钠和铬酸钠的摩尔质量比为2：1。

作为本发明的进一步改进，所述辅助剂包括碳酸氢钠和硅酸钙，所述碳酸氢钠和硅酸钙的摩尔质量比为1：3。

作为本发明的进一步改进，所述促进剂包括磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸，所述磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸的摩尔质量比为2：1。

作为本发明的进一步改进，所述调节剂为稀盐酸和氢氧化钠中的一种。

作为本发明的进一步改进，所述配合剂包括次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠，所述次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠的摩尔质量比为1：1。

一种高性能混凝土速凝剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.选材配料

根据需要制作的速凝剂质量，选取适量的中和剂，根据选取的中和剂的质量，结合组配选取对应量的辅助剂、促进剂、调节剂、配合剂和RO水，采取均质样本进行化学分析，测定结果的元素波动应在技术规定范围内；

S2.材料预处理

将选取好的固体原料放入到超声波研磨机中粉碎研磨，粉碎后过筛，筛网分布顺序为两道筛选，第一道为120目筛网，第二道为140目筛网，液体原料通过滤网过滤，去除杂质备用；

S3.材料烘干

将过筛后的固体原料输入到烘干机进行烘干，烘干温度60℃，烘干时间30min，控制烘干后材料水份保持为10％；

S4.熟料烧成冷却

将烧结炉预热到130℃，将烘干后的固体原料输送到烧结炉内，持续对材料进行加热，并逐渐对烧结炉进行升温，待温度升高至1400℃，持续烧结20min，确保反应完成，反应完成后，待烧结炉冷却至80℃，将固体原料取出，通过冷却箱将材料快速冷却至室温后得到熟料，取出熟料备用；

S5.材料混合

向超声波搅拌机中加入对应量的RO水，先将过滤后的液体原料加入到搅拌机中，超声搅拌10min，之后加入烧成冷却的熟料，再次超声搅拌20min，待材料混合均匀后即制成该速凝剂。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种高性能混凝土速凝剂，相较于现有的混凝土速凝剂，该混凝土速凝剂通过采用硫代硫酸钠作为主体的中和剂进行使用，硫代硫酸钠在进行使用时，制成溶液可分离出硫代硫酸根，硫代硫酸根可以和辅助剂中的钙离子结合形成难以分解的络合物，加快混凝土凝固，提升该速凝剂的工作使用效率。

2、本发明提供了一种高性能混凝土速凝剂，相较于现有的混凝土速凝剂，该混凝土速凝剂通过在其内部加入有促进剂，促进剂由磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸构成，磷酸钙为动物骨骼的基础成分，日常获取较为轻松，加入混凝土中，磷酸钙可水化生成羟基磷灰石，可任意塑性并自行固化，提升该速凝剂加入后的凝结效果，提高该混凝土速凝剂使用后的加固程度。

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明实施例提供一种高性能混凝土速凝剂，具体包括以下配方：中和剂30份，辅助剂15份，促进剂5份，调节剂3份，配合剂3份，RO水50份，中和剂包括硫代硫酸钠和铬酸钠，硫代硫酸钠和铬酸钠的摩尔质量比为2：1，辅助剂包括碳酸氢钠和硅酸钙，碳酸氢钠和硅酸钙的摩尔质量比为1：3，促进剂包括磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸，磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸的摩尔质量比为2：1，调节剂为氢氧化钠，配合剂包括次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠，次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠的摩尔质量比为1：1。

具体包括以下制备步骤：

S1.选材配料

根据需要制作的速凝剂质量，选取适量的中和剂，根据选取的中和剂的质量，结合组配选取对应量的辅助剂、促进剂、调节剂、配合剂和RO水，采取均质样本进行化学分析，测定结果的元素波动应在技术规定范围内；

S2.材料预处理

将选取好的固体原料放入到超声波研磨机中粉碎研磨，粉碎后过筛，筛网分布顺序为两道筛选，第一道为120目筛网，第二道为140目筛网，液体原料通过滤网过滤，去除杂质备用；

S3.材料烘干

将过筛后的固体原料输入到烘干机进行烘干，烘干温度60℃，烘干时间30min，控制烘干后材料水份保持为10％；

S4.熟料烧成冷却

将烧结炉预热到130℃，将烘干后的固体原料输送到烧结炉内，持续对材料进行加热，并逐渐对烧结炉进行升温，待温度升高至1400℃，持续烧结20min，确保反应完成，反应完成后，待烧结炉冷却至80℃，将固体原料取出，通过冷却箱将材料快速冷却至室温后得到熟料，取出熟料备用；

S5.材料混合

向超声波搅拌机中加入对应量的RO水，先将过滤后的液体原料加入到搅拌机中，超声搅拌10min，之后加入烧成冷却的熟料，再次超声搅拌20min，待材料混合均匀后即制成该速凝剂。

实施例2：

本发明实施例提供一种高性能混凝土速凝剂，具体包括以下配方：中和剂30份，辅助剂15份，促进剂5份，调节剂3份，配合剂3份，RO水50份，中和剂包括硫代硫酸钠和铬酸钠，硫代硫酸钠和铬酸钠的摩尔质量比为2：1，辅助剂包括碳酸氢钠和硅酸钙，碳酸氢钠和硅酸钙的摩尔质量比为1：3，促进剂包括磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸，磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸的摩尔质量比为2：1，调节剂为稀盐酸，配合剂包括次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠，次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠的摩尔质量比为1：1。

具体包括以下制备步骤：

S1.选材配料

根据需要制作的速凝剂质量，选取适量的中和剂，根据选取的中和剂的质量，结合组配选取对应量的辅助剂、促进剂、调节剂、配合剂和RO水，采取均质样本进行化学分析，测定结果的元素波动应在技术规定范围内；

S2.材料预处理

将选取好的固体原料放入到超声波研磨机中粉碎研磨，粉碎后过筛，筛网分布顺序为两道筛选，第一道为120目筛网，第二道为140目筛网，液体原料通过滤网过滤，去除杂质备用；

S3.材料烘干

将过筛后的固体原料输入到烘干机进行烘干，烘干温度60℃，烘干时间30min，控制烘干后材料水份保持为10％；

S4.熟料烧成冷却

将烧结炉预热到130℃，将烘干后的固体原料输送到烧结炉内，持续对材料进行加热，并逐渐对烧结炉进行升温，待温度升高至1400℃，持续烧结20min，确保反应完成，反应完成后，待烧结炉冷却至80℃，将固体原料取出，通过冷却箱将材料快速冷却至室温后得到熟料，取出熟料备用；

S5.材料混合

向超声波搅拌机中加入对应量的RO水，先将过滤后的液体原料加入到搅拌机中，超声搅拌10min，之后加入烧成冷却的熟料，再次超声搅拌20min，待材料混合均匀后即制成该速凝剂。

对比例1：

本发明实施例提供一种高性能混凝土速凝剂，具体包括以下配方：中和剂30份，辅助剂15份，促进剂5份，调节剂3份，配合剂3份，RO水50份，中和剂包括铬酸钠，辅助剂包括碳酸氢钠和硅酸钙，碳酸氢钠和硅酸钙的摩尔质量比为1：3，促进剂包括磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸，磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸的摩尔质量比为2：1，调节剂为氢氧化钠，配合剂包括次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠，次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠的摩尔质量比为1：1。

具体包括以下制备步骤：

S1.选材配料

根据需要制作的速凝剂质量，选取适量的中和剂，根据选取的中和剂的质量，结合组配选取对应量的辅助剂、促进剂、调节剂、配合剂和RO水，采取均质样本进行化学分析，测定结果的元素波动应在技术规定范围内；

S2.材料预处理

将选取好的固体原料放入到超声波研磨机中粉碎研磨，粉碎后过筛，筛网分布顺序为两道筛选，第一道为120目筛网，第二道为140目筛网，液体原料通过滤网过滤，去除杂质备用；

S3.材料烘干

将过筛后的固体原料输入到烘干机进行烘干，烘干温度60℃，烘干时间30min，控制烘干后材料水份保持为10％；

S4.熟料烧成冷却

将烧结炉预热到130℃，将烘干后的固体原料输送到烧结炉内，持续对材料进行加热，并逐渐对烧结炉进行升温，待温度升高至1400℃，持续烧结20min，确保反应完成，反应完成后，待烧结炉冷却至80℃，将固体原料取出，通过冷却箱将材料快速冷却至室温后得到熟料，取出熟料备用；

S5.材料混合

向超声波搅拌机中加入对应量的RO水，先将过滤后的液体原料加入到搅拌机中，超声搅拌10min，之后加入烧成冷却的熟料，再次超声搅拌20min，待材料混合均匀后即制成该速凝剂。

对比例2：

本发明实施例提供一种高性能混凝土速凝剂，具体包括以下配方：中和剂30份，辅助剂15份，促进剂5份，调节剂3份，配合剂3份，RO水50份，中和剂包括硫代硫酸钠和铬酸钠，硫代硫酸钠和铬酸钠的摩尔质量比为2：1，辅助剂包括碳酸氢钠和硅酸钙，碳酸氢钠和硅酸钙的摩尔质量比为1：3，促进剂包括二甲基乙二酰基甘氨酸，调节剂为氢氧化钠，配合剂包括次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠，次氨基三乙酸和乙二胺四甲叉膦酸钠的摩尔质量比为1：1。

具体包括以下制备步骤：

S1.选材配料

根据需要制作的速凝剂质量，选取适量的中和剂，根据选取的中和剂的质量，结合组配选取对应量的辅助剂、促进剂、调节剂、配合剂和RO水，采取均质样本进行化学分析，测定结果的元素波动应在技术规定范围内；

S2.材料预处理

将选取好的固体原料放入到超声波研磨机中粉碎研磨，粉碎后过筛，筛网分布顺序为两道筛选，第一道为120目筛网，第二道为140目筛网，液体原料通过滤网过滤，去除杂质备用；

S3.材料烘干

将过筛后的固体原料输入到烘干机进行烘干，烘干温度60℃，烘干时间30min，控制烘干后材料水份保持为10％；

S4.熟料烧成冷却

将烧结炉预热到130℃，将烘干后的固体原料输送到烧结炉内，持续对材料进行加热，并逐渐对烧结炉进行升温，待温度升高至1400℃，持续烧结20min，确保反应完成，反应完成后，待烧结炉冷却至80℃，将固体原料取出，通过冷却箱将材料快速冷却至室温后得到熟料，取出熟料备用；

S5.材料混合

向超声波搅拌机中加入对应量的RO水，先将过滤后的液体原料加入到搅拌机中，超声搅拌10min，之后加入烧成冷却的熟料，再次超声搅拌20min，待材料混合均匀后即制成该速凝剂。

对比例3：

选取硅酸钠盐水泥、沙子、石子、水、减水剂、酚醛纤维制成混凝土，相对于1000kg的石子，硅酸钠盐水泥的用量为500-700kg，沙子的用量为350-450kg，水的用量为160-280kg、减水剂的用量为3-6kg，酚醛纤维的用量为8-22kg。

将实施例1和实施例2制得的混凝土速凝剂同对比例1、对比例2、对比例3制得的混凝土速凝剂进行测试对比，测试结果如表1所示。从表1可以看出，通过加入以硫代硫酸钠作为主体的中和剂制得的混凝土速凝剂，可加快混凝土凝固，提升混凝土速凝剂的工作使用效率，同时，通过加入由磷酸钙和二甲基乙二酰基甘氨酸构成的促进剂，能够提升混凝土速凝剂的凝结效果，提高使用本发明所述混凝土速凝剂使用后的加固强度。

表1混凝土强度测试记录表

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。