促凝劑混合物的製作方法
2023-04-29 02:34:41
專利名稱：促凝劑混合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及噴射膠結組合物的低鹼金屬和無鹼金屬促凝劑。
現在已充分確定，代替傳統的鋁酸鹽和其它強鹼性材料，通過噴射低鹼金屬和無鹼金屬促凝劑應用膠結組合物(例如混凝土)的用途。這樣一些促凝劑的主要組分是鋁化合物，最常碰到的是硫酸鋁和無定形氫氧化鋁。在這樣一些促凝劑中，除這些鋁化合物外還曾使用多種其它的組分，這些組分包括鏈烷醇胺，其它鋁鹽(例如草酸鹽和硝酸鹽)和各種有機酸。更新的組合物涉及使用氟離子。
該技術的主要問題是尋找促凝劑組合物，該組合物同時具有可接受的性能、可接受的穩定性和可接受的抗壓強度。穩定性可能是一個問題，在隧道中有時遇到的更極端條件下尤其如此，實用的促凝劑必需有合理的保存期限。與沒有促凝劑的同樣混凝土的抗壓強度相比，所有用於噴射混凝土的促凝劑都降低其抗壓強度。因此有必要使這種抗壓強度降低保持在最低的水平。此外，特別希望在噴射後在1-4小時內有良好的早期強度發展。
另外，全世界的不同水泥品種也帶來一些問題。例如在歐洲某種材料對一種水泥適用，而對澳大利亞或日本水泥它就不一定那樣適用。很難配製一種對所有品種水泥都會令人滿意地起好作用的促凝劑。
現在已發現，一些材料的特別組合能得到一種格外好實施並非常穩定的促凝劑。因此，本發明提供一種適用於噴射膠結組合物的促凝劑組合物，該促凝劑組合物是基本組分1-3與任選地組分4-7中的至少一種的摻合物的水溶液或水分散體組分1-硫酸鋁，組分2-鏈烷醇胺和亞烷基二胺或三胺中的至少一種，組分3-氫氟酸，其條件是該組合物有組分4或組分5中的至少一種；組分4-氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鎂、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鋰中的至少一種；
組分5-C1-C10脂族單羧酸和二羧酸及其金屬鹽；組分6-氫氧化鋁；組分7-磷酸和亞磷酸中的至少一種；這些組分以下述的比例(以重量計的活性組分)存在；組分1-30-60％，以17％硫酸鋁為基計算的；組分2-0.1-15％組分3-0.2-8.0％組分4-至多15％組分5-至多15％組分6-至多15％組分7-至多5％。
組分1，硫酸鋁，可以是生產促凝劑時使用的任何硫酸鋁。它可以是完全水合的硫酸鋁，或全部或部分煅燒的硫酸鋁。典型級的並且以這種比例為基的硫酸鋁是「17％」硫酸鋁(Al2(SO4)3·14.3H2O)(因為這是其中氧化鋁的比例而因此稱之)。應需要任何其它的硫酸鋁，以此為基可以很容易計算它的適合量。優選地，以總促凝劑組合物重量計，組分1的比例是30-46％。
組分2，鏈烷醇胺、亞烷基二胺和亞烷基三胺可以是任何這樣的材料，但優選地是乙二胺、乙三胺、二乙醇胺或三乙醇胺，非常優選地是二乙醇胺。優選地，它的比例是以總促凝劑組合物重量計0.1-10％，更優選地0.1-8％。可能的是使用兩種或兩種以上這樣材料的組合。
組分3，氫氟酸通常是以約40重量％HF水溶液使用的。氫氟酸在總促凝劑組合物(以HF存在)中的比例優選地是以總促凝劑組合物重量計2-4重量％。
組分4可以選自前面指定的材料。儘管鈉和鉀是鹼金屬，但在本發明的促凝劑組合物中這樣一些金屬的比例可以足夠地低，以致按照公認的歐洲定義會認為這些促凝劑是無鹼金屬的(低於1重量％Na2O當量)。至多8.5％Na2O當量還被認為是「低鹼金屬」的，並且對於許多目的是可所接受的-在許多情況下，按照健康和環境本底嚴格排除鹼金屬是不必要的，而低比例的至少一種鹼金屬可提高早期強度發展。因此，對於本發明來講，與該技術有關無鹼金屬促凝劑的現有作法相反，優選的是可以有較小比例的鹼金屬。這個比例優選地不高於5％Na2O當量。組分4的優選比例是以總促凝劑組合物重量計1-10重量％。組分4通常以30重量％水溶液加到該促凝劑組合物中。
組分5可以選自一種或多種酸。特別優選的是甲酸、草酸和乙醇酸及其金屬鹽，但其它的酸，例如乙酸、丙酸、琥珀酸、檸檬酸和酒石酸也是可使用的。組分5的優選比例是以總促凝劑組合物重量計2-10％，更優選地4-8％。
必要的是在該組合物中有組分4和組分5中的至少一種組分。對於本發明來說，優選的組分4和/或5是草酸鈉、草酸鉀和這些草酸鹽中的一種或兩種與氫氧化鋰的混合物。LiOH/鈉-鉀草酸鹽混合物是特別優選的。
組分6，氫氧化鋁優選地是在噴射混凝土促凝劑中通常使用的這類無定形氫氧化鋁。它的比例優選地是以總促凝劑組合物重量計直到10重量％。可能的是使用結晶氫氧化鋁；這是相當便宜的，但難以溶解，也不如無定形材料那樣容易加工。
組分7，磷酸(H3PO4)或亞磷酸(H3PO3)起到穩定劑的作用。儘管可能省掉它，但它對本發明促凝劑組合物的穩定度是有用的，在隧洞施工操作中一種至關重要的考慮，其中這種促凝劑長期都保持即可使用的狀態。因此優選地它是存在的，並且其濃度是以總促凝劑組合物重量計0.1-2重量％。可能的是使用兩種酸的摻合物，但優選的是只使用磷酸。
可以按照任何順序簡單地將上述組分混合併攪拌得到水溶液，這樣可以製備促凝劑組合物。在某些情況下，需要另外添加水。最後的組合物通常應舍有40-70重量％水。
已知這些組分的性質，得到的促凝劑組合物應不是組分的簡單混合物，而是反應產物的複雜摻合物。例如，HF會與一些其它組分反應(非常特別地氫氧化鋁，如果存在任何氫氧化鋁的話)。這種組合物是非常穩定的，在通常的儲存條件下有幾個月的保存期限。
使用中，採用通常的方式使用噴嘴注射本發明的促凝劑組合物。其劑量典型地是以水泥重量計5-12重量％促凝劑組合物。本發明還提供一種採用噴射將膠結組合物塗到基體上的方法，該方法包括使一批流體膠結組舍物混合，並將其送到噴嘴的步驟，使用噴嘴注射如前面所描述的促凝劑。
使用本發明促凝劑組合物的噴射膠結組合物具有異乎尋常地快速產生抗壓強度。此外，該促凝劑組合物非常適用于格外寬範圍的水泥，其中包括日本水泥，這種水泥使用其它無鹼金屬的促凝劑得到的結果很不能令人滿意。本發明還提供通過噴嘴噴射塗到基體上的硬化膠結層，其中採用噴嘴添加了如前面描述的促凝劑。
通過下面的非限制性實施例進一步說明本發明，其實施例中所有份都是用重量表示的。
把許多促凝劑加到試驗灰漿混合物中，它具有下述組成水 198份普通矽酸鹽水泥 450份砂(DIN 196-1)1350份超級增塑劑 2.7份水泥是Tayheiyo OPC，通用的日本水泥。使用的超級增塑劑是NT-1000 ex NMB Ltd.，日本。
實施例1在充分混合下，往上述混合物中加入31.5份本發明的促凝劑，該促凝劑具有下述組成(以重量百分數給出)硫酸鋁(16H2O) 35二乙醇胺2.1硫酸鈉 11.2草酸7.5氫氟酸 6無定形氫氧化鋁 9.5水 至100％實施例2重複實施例1，但用從市場上獲得的MEYCOSA162銷售的無鹼金屬促凝劑代替31.5份本發明的促凝劑。
實施例3重複實施例1，但用從市場上獲得的MEYCOSA170銷售的無鹼金屬促凝劑代替31.5份本發明的促凝劑。
根據prEN(初級歐洲標準)12394測試了這些樣品的抗壓強度，並且得到的結果列於下面
可以看出含有本發明促凝劑的組合物比含有市售促凝劑的的組合物更早地產生抗壓強度，並且最後的強度實質上更高。
權利要求
1.適用於噴射膠結組合物的促凝劑組合物，該促凝劑組合物是基本組分1-3與任選地組分4-7中至少一種組分的摻合物的水溶液或水分散體組分1-硫酸鋁，組分2-鏈烷醇胺和亞烷基二胺或三胺中的至少一種，組分3-氫氟酸。其條件是該組合物有組分4或組分5中的至少一種；組分4-氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鎂、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鋰中的至少一種；組分5-C1-C10脂族單羧酸和二羧酸及其金屬鹽；組分6-氫氧化鋁；組分7-磷酸和亞磷酸中的至少一種；這些組分以下述的比例(以重量計的活性組分)存在；組分1-30-60％，以17％硫酸鋁為基準計算的；組分2-0.1-15％組分3-0.2-8.0％組分4-至多15％組分5-至多15％組分6-至多15％組分7-至多5％。
2.根據權利要求1所述的促凝劑，其中有組分4。
3.根據權利要求2所述的促凝劑，其中組分4含有鹼金屬，並且其組分4達到鹼金屬含量最高8.5％Na2O當量的程度。
4.一種採用噴射將膠結組合物塗布到基體上的方法，該方法包括將一批流體膠結組合物混合，並將其輸送到噴嘴的步驟，在噴嘴注射根據權利要求1所述的促凝劑。
5.通過噴嘴噴射塗布到基體上的硬化膠結層，其中在噴嘴添加根據權利要求1所述的促凝劑。
全文摘要
適用於噴射膠結組合物的促凝劑組合物，該促凝劑組合物是基本組分1－3與任選地組分4－7中至少一種組分的摻合物水溶液或分散體，組分1－硫酸鋁；組分2－鏈烷醇胺和亞烷基二胺或三胺中的至少一種；組分3－氫氟酸，其條件是有組分4或組分5中的至少一種；組分4－氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鎂、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鋰中的至少一種；組分5－C
文檔編號C04B22/12GK1753848SQ200480005173
公開日2006年3月29日 申請日期2004年2月19日 優先權日2003年2月25日
發明者T·安格爾斯卡, R·伊瓦塔 申請人:建築研究及技術有限責任公司