技术摘要：
一种无碱速凝剂及其制备工艺，涉及混凝土外加剂领域。本发明在传统无碱速凝剂中引入螯合剂、稳定剂、增强剂，促进早期钙矾石的沉淀结晶，调控水泥石及水化产物的微结构，缩短水泥的初凝和终凝时间，促进混凝土的早后期强度发展。采用本发明制备的无碱速凝剂具有无腐蚀 全部
背景技术：
速凝剂是用于促进水泥混凝土凝结硬化、提高早期强度的功能型混凝土外加剂， 适用于高速公路、高速铁路和隧道工程等领域。按碱含量划分，速凝剂有分为无碱速凝剂 (Na2O eq≤1％)和有碱速凝剂(Na2O eq＞1％)。目前有碱速凝剂存在的问题为(1)危害身体 健康；(2)稳定性差。因此，开发无碱速凝剂成为国内外加剂企业的重要研发方向。 速凝剂能够调控水泥混凝土的凝结硬化性能主要是机理主要表现在：(1)促进铝 相和铁相的早期水化形成钙矾石，钙矾石的相互作用形成网络状的结构，从而缩短初凝和 终凝时间；(2)促进硅酸盐(C3S和C2S)的水化形成C-S-H，从而提高力学性能。 通过调研无碱速凝剂的研究现状，可知：无碱速凝剂的组成通常包括：(1)铝质原 料包括聚合硫酸铝、硫酸铝、硝酸铝、氢氧化铝、铝矾土、粉煤灰等；(2)胺类物质包括单乙醇 胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、脂肪酸甲醇酰胺等；(3)有机聚合 物：包括磺酸盐聚合物、羧酸盐聚合物；(4)其它有机或无机组分：柠檬酸、磷酸、硅粉、甲酸 钙、氟硅酸镁、氟化镁、纤维素(醚)、消泡剂等。通过上述原材料制备出的无碱速凝剂通常能 够缩短初凝和终凝时间，但是掺量较高，通常为胶材质量的6％～8％且对早后期增强效果 不明显。此外，液体的无碱速凝剂的通常不稳定，容易出现分层现象，降低其促凝增强效果。 出现上述问题的主要原因在于：(1)掺量高：没有显著提高钙矾石的生产速率；(2)增强效果 不显著：膨胀性钙矾石的大量形成导致结构不够致密，且水化产物之间缺乏共价键作用； (3)稳定性差：缺少体系的稳定剂。 因此，本专利通过对原材料及制备工艺上的调整，组分包括原料A1和A2、螯合剂、 pH调节剂、稳定剂和增强剂；其中螯合剂与Al之间通过化学键作用增加Al的溶解性；稳定剂 和pH调节剂主要用于改善无碱速凝剂的稳定性，增强剂调节水泥石的微结构以促进其增强 作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种无碱速凝剂及其制备工艺，以解决无碱速凝剂掺量 高、增强效果差及不稳定的问题。 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为： 一种无碱速凝剂及其制备工艺，其特征在于，包括以下步骤： (1)将原料A1和A2加入到反应釜中，用去离子水进行溶解制备成A溶液，控制温度 为40～80℃，A1和A2的总质量为每30～40份对应去离子水100份； (2)在步骤1)得到的A溶液中加入螯合剂B，其中B与A1和A2总质量比例为1:3～1: 6；然后加入pH调节剂C调节溶液pH值至3～5，控制温度40～80℃，反应时间1～3h，得到ABC 溶液； 3 CN 111606598 A 说 明 书 2/4 页 (3)在步骤2)得到的ABC溶液中加入稳定剂D和增强剂E1和E2，D的质量为ABC溶液 质量的1％～5％；E1和E2的总质量为ABC溶液质量的1％～5％；控制温度40～80℃，反应时 间1～3h，得到一种无碱速凝剂。 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤1)中，原料A1为三氟甲磺酸铝、 醋酸铝中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤1)中，原料A2为硫酸镁、硫酸 铁、硫酸锌中的一种或两种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤2)中，螯合剂B为一乙醇胺、二 乙醇胺、三乙醇胺、柠檬酸、酒石酸中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤2)中，pH调节剂C为、冰醋酸、乙 二酸、丙三酸中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，稳定剂D为丙三醇、季戊 四醇、甘露醇中的一种；； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，增强剂E1为三异丙醇胺、 二乙醇单异丙醇胺、乙二胺四乙醇中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，增强剂E2为四乙氧基硅 烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。 优选A1与A2的质量比为(1-5):1，E1与E2的质量比为1：(0.8-2)。 与现有技术相比，本发明主要具有以下优点： 1、本发明中一种无碱速凝剂不仅能够促进水泥中铁相和铝相的反应，形成钙矾石 类水化产物，缩短水泥混凝土的初凝和终凝时间；而且能够增加水化产物之间的粘结力，增 加水泥石的力学性能； 2、本发明中一种无碱速凝剂中使用的羟基或氨基有机物能够改变水泥水化产物 的结构和形貌，从而改善水泥混凝土的微结构、优化孔径分布，提高1d、28d和90d强度； 3、本发明得到的无碱速凝剂具有掺量低、促凝增强效果显著、稳定性好的特点。
一种无碱速凝剂及其制备工艺，涉及混凝土外加剂领域。本发明在传统无碱速凝剂中引入螯合剂、稳定剂、增强剂，促进早期钙矾石的沉淀结晶，调控水泥石及水化产物的微结构，缩短水泥的初凝和终凝时间，促进混凝土的早后期强度发展。采用本发明制备的无碱速凝剂具有无腐蚀 全部
背景技术：
速凝剂是用于促进水泥混凝土凝结硬化、提高早期强度的功能型混凝土外加剂， 适用于高速公路、高速铁路和隧道工程等领域。按碱含量划分，速凝剂有分为无碱速凝剂 (Na2O eq≤1％)和有碱速凝剂(Na2O eq＞1％)。目前有碱速凝剂存在的问题为(1)危害身体 健康；(2)稳定性差。因此，开发无碱速凝剂成为国内外加剂企业的重要研发方向。 速凝剂能够调控水泥混凝土的凝结硬化性能主要是机理主要表现在：(1)促进铝 相和铁相的早期水化形成钙矾石，钙矾石的相互作用形成网络状的结构，从而缩短初凝和 终凝时间；(2)促进硅酸盐(C3S和C2S)的水化形成C-S-H，从而提高力学性能。 通过调研无碱速凝剂的研究现状，可知：无碱速凝剂的组成通常包括：(1)铝质原 料包括聚合硫酸铝、硫酸铝、硝酸铝、氢氧化铝、铝矾土、粉煤灰等；(2)胺类物质包括单乙醇 胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、脂肪酸甲醇酰胺等；(3)有机聚合 物：包括磺酸盐聚合物、羧酸盐聚合物；(4)其它有机或无机组分：柠檬酸、磷酸、硅粉、甲酸 钙、氟硅酸镁、氟化镁、纤维素(醚)、消泡剂等。通过上述原材料制备出的无碱速凝剂通常能 够缩短初凝和终凝时间，但是掺量较高，通常为胶材质量的6％～8％且对早后期增强效果 不明显。此外，液体的无碱速凝剂的通常不稳定，容易出现分层现象，降低其促凝增强效果。 出现上述问题的主要原因在于：(1)掺量高：没有显著提高钙矾石的生产速率；(2)增强效果 不显著：膨胀性钙矾石的大量形成导致结构不够致密，且水化产物之间缺乏共价键作用； (3)稳定性差：缺少体系的稳定剂。 因此，本专利通过对原材料及制备工艺上的调整，组分包括原料A1和A2、螯合剂、 pH调节剂、稳定剂和增强剂；其中螯合剂与Al之间通过化学键作用增加Al的溶解性；稳定剂 和pH调节剂主要用于改善无碱速凝剂的稳定性，增强剂调节水泥石的微结构以促进其增强 作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种无碱速凝剂及其制备工艺，以解决无碱速凝剂掺量 高、增强效果差及不稳定的问题。 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为： 一种无碱速凝剂及其制备工艺，其特征在于，包括以下步骤： (1)将原料A1和A2加入到反应釜中，用去离子水进行溶解制备成A溶液，控制温度 为40～80℃，A1和A2的总质量为每30～40份对应去离子水100份； (2)在步骤1)得到的A溶液中加入螯合剂B，其中B与A1和A2总质量比例为1:3～1: 6；然后加入pH调节剂C调节溶液pH值至3～5，控制温度40～80℃，反应时间1～3h，得到ABC 溶液； 3 CN 111606598 A 说 明 书 2/4 页 (3)在步骤2)得到的ABC溶液中加入稳定剂D和增强剂E1和E2，D的质量为ABC溶液 质量的1％～5％；E1和E2的总质量为ABC溶液质量的1％～5％；控制温度40～80℃，反应时 间1～3h，得到一种无碱速凝剂。 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤1)中，原料A1为三氟甲磺酸铝、 醋酸铝中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤1)中，原料A2为硫酸镁、硫酸 铁、硫酸锌中的一种或两种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤2)中，螯合剂B为一乙醇胺、二 乙醇胺、三乙醇胺、柠檬酸、酒石酸中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤2)中，pH调节剂C为、冰醋酸、乙 二酸、丙三酸中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，稳定剂D为丙三醇、季戊 四醇、甘露醇中的一种；； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，增强剂E1为三异丙醇胺、 二乙醇单异丙醇胺、乙二胺四乙醇中的一种； 上述的一种无碱速凝剂及其制备工艺，所述的步骤3)中，增强剂E2为四乙氧基硅 烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。 优选A1与A2的质量比为(1-5):1，E1与E2的质量比为1：(0.8-2)。 与现有技术相比，本发明主要具有以下优点： 1、本发明中一种无碱速凝剂不仅能够促进水泥中铁相和铝相的反应，形成钙矾石 类水化产物，缩短水泥混凝土的初凝和终凝时间；而且能够增加水化产物之间的粘结力，增 加水泥石的力学性能； 2、本发明中一种无碱速凝剂中使用的羟基或氨基有机物能够改变水泥水化产物 的结构和形貌，从而改善水泥混凝土的微结构、优化孔径分布，提高1d、28d和90d强度； 3、本发明得到的无碱速凝剂具有掺量低、促凝增强效果显著、稳定性好的特点。
