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水玻璃速凝劑設備研發
作者:admin 時間：2021-06-24 10:41
水玻璃在混凝土速凝劑中的應用及水玻璃設備的研發
水玻璃俗稱泡化堿，化學名稱硅酸鈉，泡花堿的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門?？捎糜诩埾?、冶金鑄造、建材、焊條，洗衣粉、肥皂合成等行業，市場潛力大，且效益可觀。
河南三峰自主研發濕法生產液體水玻璃的成套設備，速凝劑攪拌混合設備，設備主要包括：1、蒸汽鍋爐 2、水玻璃化料器（水玻璃高溫高壓合成設備）3、過濾設備4、儲存設備5、攪拌混合設備
主要流程：將固體二氧化硅通過傳送裝置輸送至水玻璃化料器內，再加入水及氫氧化鈉、活化劑等，通過蒸汽高溫高壓下生產液體硅酸鈉，通過自身容器壓力輸送至過濾儲存設備，然后在攪拌混合設備中加入亞硝酸鈉、三乙醇胺等制成液體混凝土速凝劑。
速凝劑是專門為噴射水泥混凝土施工特制的一種超快硬早強的水泥混凝土外加劑, 摻配后水泥混凝土的初凝時間不超過3 m in, 初凝后就具備了抵抗水泥混凝土自重脫落的能力。速凝劑的這些優異特性, 使其廣泛應用于公路隧道支護、邊坡防護、地下洞室、邊坡防護、水池、薄殼、修復加固等噴射或噴錨水泥混凝土結構, 也可用于需要速凝堵漏的水泥混凝土或砂漿中。
水泥速凝劑摻量是沒有統一標準的，一般都是根據速凝劑生產廠的推薦參量配比。一般摻量4%~8%，摻量越大，對混凝土強度影響越大，所以盡量不要自行加大摻量。
按物質形態分, 速凝劑有粉狀和液狀2 種。粉狀速凝劑是以鋁酸鹽、碳酸鹽、硫鋁酸鹽等無機鹽為主要成份。液體速凝劑以偏硅酸鈉、硫酸鋁膠、水玻璃等為主要成份, 或與重鉻酸鉀、亞硝酸鈉、三乙醇胺等其他無機鹽復合而成。
水泥速凝劑主要用于噴射混凝土和補漏工程中，在隧道、地下巷道等工程中可用噴射混凝土達到快速、高質量建筑的目的。
用干法噴射混凝土施工時，將水泥、粗骨料、細骨料同時加入粉末狀速凝劑，經過壓縮空氣運送這些物料，然后攪拌均勻。粉末狀速凝劑可用于濕法噴射中，但不能直接加到濕式噴射機或泵內，液狀速凝劑在噴射時先溶于水，噴射前用水適量稀釋，借助水泵或風壓在噴嘴處混入速凝劑。最后在硅酸鹽類水泥中加入適量速凝劑，在正常施工溫度下，水泥凈漿具有可塑性，凝結時間可以控制在10min之內。
混凝土濕噴和干噴相比較濕法施工有以下優點：1、環保、粉塵??；2、混凝土回彈量??；3、速凝劑用量少；4、可機械化作業。液態水泥速凝劑的市場價是干粉速凝劑市場價的2-4倍。但綜合分析得出：濕噴與干噴生產的每一立方米噴射混凝土費用相差不大。
混凝土速凝劑主要分為一下幾種系列：
一、鋁氧熟料—碳酸鹽系 主要速凝成分為鋁氧熟料、碳酸鈉以及生石灰。 鋁氧熟料是有鋁礬土礦(主要成分為NaAlO2,其中NaAlO2含量可達60%—80%)經過煅燒而成。屬于此類速凝劑的產品有紅星Ⅰ型、711型、782型等。 紅星Ⅰ型速凝劑 是由鋁氧熟料(主要成分NaAlO2)、碳酸鈉(NaCO3)、生石灰(CaO)按質量比1：1：0.5的比例配制而成，粉磨細度接近于水泥。成分中偏鋁酸鈉占20%、氧化鈣占20%、碳酸鈉占40%，其余為無速凝作用的硅酸二鈣、硅酸鈉和鐵酸鈉。 711型速凝劑 是有鋁礬土、碳酸鈉、生石灰按一定比例配合成生料，將生料在1300度左右的高溫下煅燒成鋁氧燒結塊，再將其與無水石膏按質量比3：1(鋁氧燒結塊：無水石膏)共同粉磨制成。其中偏鋁酸鈉占37.5%、無水石膏占25%，其余為硅酸二鈣及中性鈉鹽等。 782型速凝劑 是由礬泥、鋁氧熟料和生石灰按質量比74.5%:14.5%:11%的比例配制而成,這類速凝劑含堿量高，雖然早期強度發展快，但后期強度降低較大，但加入無水石膏后可以降低一些堿度和提高些后期強度。
(1) 鋁氧熟料-碳酸鹽系作用機理 主要反應如下： Na2CO3+CaO+H2O→CaCO3+2NaOH NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 2NaOH+CaSO4(石膏)→Na2SO4+Ca(OH)2 碳酸鈉、鋁酸鈉與水作用生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與水泥中的石膏反應生成過渡性的產物硫酸鈉，使水泥漿中起緩凝作用的可溶性的濃度明顯降低，此時水泥礦物組分C3A就迅速溶解進入溶液中，水化生成六角板狀的C3AH6,將加速水泥漿體的凝固。上述反應所產生的大量水化熱也會促進反應進程和強度發展。此外在水化初期，溶液中生成氫氧化鈣、硫酸根、三氧化二鋁等組分，結合而生成高硫型水化硫鋁酸鈣，不僅對早期強度發展產生有利影響，也會使水泥漿體中的氫氧化鈣濃度降低，從而促進C3S的水化，生成水化硅酸鈣凝膠相互交織搭接形成網絡結構的晶體而促進凝結。
二、鋁氧熟料—明礬石系 主要成分為鋁礬土、芒硝(Na2SO4·10H2O)，經過煅燒成為硫鋁酸鹽熟料后，再與一定比例的生石灰、氧化鋅共同研磨而成。產品的主要成分為：偏鋁酸鈉、硅酸三鈣、硅酸二鈣、氧化鈣和氧化鋅。如陽泉一號即為此類速凝劑。這類速凝劑含堿量低一些，且由于加入氧化鋅而提高了后期強度，但早期強度的發展卻慢了一點。
(2) 鋁氧熟料-明礬石系作用機理主要化學反應如下： Na2SO4+CaO+H2O→CaSO4+2NaOH CaSO4+2NaOH→Ca(OH)2+NaSO4 NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 大量生成的氫氧化鈉，消耗了水泥漿體中的硫酸根，促進了C3A的水化反應。水化熱的發生促進了反應進程和強度的發展。氫氧化鋁、硫酸鈉具有促進水化作用，使C3A迅速水化生成鈣礬石而加速凝結硬化。鈣礬石的生成進一步的降低了液相中氫氧化鈣濃度，又促進了C3S水化，生成水化硅酸鈣凝膠，由此而產生了強度。由于早期大量生成的鈣礬石，后期會向單硫型水化硫鋁酸鈣轉化，致使水泥石內部空隙增加，因此，這類早期生成鈣礬石產物的速凝劑均會使后期強度下降。
(三) 水玻璃系 以水玻璃(硅酸鈉)為主要成分，為降低黏度需要加入重鉻酸鉀，或者加入亞硝酸鈉、三乙醇胺等。其生產方法是將水玻璃調整到波美度30，再適當加入其他輔料。 屬于此類速凝劑的產品有NS水玻璃速凝劑。國外產品有奧地利的西卡-1，瑞士的西古尼特-W。這類速凝劑凝結、硬化很快，早期強度高、抗滲性好，可以在低溫下施工，缺點是收縮大。 前二類速凝劑都是以鋁酸鹽和碳酸鹽或者硅酸鈉為主要成分，再與其他無機鹽類復合而成，一般的速凝劑都是用粉煤灰復配而成。
(3) 水玻璃系作用機理 以硅酸鈉為主要成分的水玻璃系速凝劑，主要是硅酸鈉與水泥水化產物氫氧化鈣反應： Na2O ·nSiO2+Ca(OH)2→(n-1)SiO2+CaSiO3+2NaOH 反應中生成大量氫氧化鈉，如前所述促進了水泥水化，從而迅速凝結硬化。 液體速凝劑一般都是燒堿和鋁礬土反應生成主要成分為偏鋁酸鈉的水溶液，從而起到速凝作用。 因此，在水泥—速凝劑—水的體系中，由于Al2(SO4)3等電解質的竭力，以及水泥粉磨過程中所加石膏的溶解，使水化初期溶液中的硫酸根離子濃度驟增并與溶液中的Al2O3,Ca(OH)2等組分急速反應，迅速聲稱微針柱狀的鈣礬石及中間次生成物石膏，這些新生晶體的生長、發展，在水泥顆粒間交叉連生成網絡狀結構而速凝。同時速凝劑中的鋁氧熟料及石灰，不但提供了有利的放熱反應，為整個水化體系提供40o C左右的反應溫度，促進了水化產物的形成和發展，從而達到速凝的效果。 速凝劑對新拌混凝土性能的影響主要表現在縮短初、終凝時間，一般都可以做到3～5min內初凝，10min內終凝。常見的國內速凝劑的性能：速凝劑種類 摻量/% (C*%) 水灰比 凝結時間/(min：s)強度損失/% 初凝 終凝紅星Ⅰ型3 0.4 1：36 2：30 28
水玻璃俗稱泡化堿，化學名稱硅酸鈉，泡花堿的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門?？捎糜诩埾?、冶金鑄造、建材、焊條，洗衣粉、肥皂合成等行業，市場潛力大，且效益可觀。
河南三峰自主研發濕法生產液體水玻璃的成套設備，速凝劑攪拌混合設備，設備主要包括：1、蒸汽鍋爐 2、水玻璃化料器（水玻璃高溫高壓合成設備）3、過濾設備4、儲存設備5、攪拌混合設備
主要流程：將固體二氧化硅通過傳送裝置輸送至水玻璃化料器內，再加入水及氫氧化鈉、活化劑等，通過蒸汽高溫高壓下生產液體硅酸鈉，通過自身容器壓力輸送至過濾儲存設備，然后在攪拌混合設備中加入亞硝酸鈉、三乙醇胺等制成液體混凝土速凝劑。
速凝劑是專門為噴射水泥混凝土施工特制的一種超快硬早強的水泥混凝土外加劑, 摻配后水泥混凝土的初凝時間不超過3 m in, 初凝后就具備了抵抗水泥混凝土自重脫落的能力。速凝劑的這些優異特性, 使其廣泛應用于公路隧道支護、邊坡防護、地下洞室、邊坡防護、水池、薄殼、修復加固等噴射或噴錨水泥混凝土結構, 也可用于需要速凝堵漏的水泥混凝土或砂漿中。
水泥速凝劑摻量是沒有統一標準的，一般都是根據速凝劑生產廠的推薦參量配比。一般摻量4%~8%，摻量越大，對混凝土強度影響越大，所以盡量不要自行加大摻量。
按物質形態分, 速凝劑有粉狀和液狀2 種。粉狀速凝劑是以鋁酸鹽、碳酸鹽、硫鋁酸鹽等無機鹽為主要成份。液體速凝劑以偏硅酸鈉、硫酸鋁膠、水玻璃等為主要成份, 或與重鉻酸鉀、亞硝酸鈉、三乙醇胺等其他無機鹽復合而成。
水泥速凝劑主要用于噴射混凝土和補漏工程中，在隧道、地下巷道等工程中可用噴射混凝土達到快速、高質量建筑的目的。
用干法噴射混凝土施工時，將水泥、粗骨料、細骨料同時加入粉末狀速凝劑，經過壓縮空氣運送這些物料，然后攪拌均勻。粉末狀速凝劑可用于濕法噴射中，但不能直接加到濕式噴射機或泵內，液狀速凝劑在噴射時先溶于水，噴射前用水適量稀釋，借助水泵或風壓在噴嘴處混入速凝劑。最后在硅酸鹽類水泥中加入適量速凝劑，在正常施工溫度下，水泥凈漿具有可塑性，凝結時間可以控制在10min之內。
混凝土濕噴和干噴相比較濕法施工有以下優點：1、環保、粉塵??；2、混凝土回彈量??；3、速凝劑用量少；4、可機械化作業。液態水泥速凝劑的市場價是干粉速凝劑市場價的2-4倍。但綜合分析得出：濕噴與干噴生產的每一立方米噴射混凝土費用相差不大。
混凝土速凝劑主要分為一下幾種系列：
一、鋁氧熟料—碳酸鹽系 主要速凝成分為鋁氧熟料、碳酸鈉以及生石灰。 鋁氧熟料是有鋁礬土礦(主要成分為NaAlO2,其中NaAlO2含量可達60%—80%)經過煅燒而成。屬于此類速凝劑的產品有紅星Ⅰ型、711型、782型等。 紅星Ⅰ型速凝劑 是由鋁氧熟料(主要成分NaAlO2)、碳酸鈉(NaCO3)、生石灰(CaO)按質量比1：1：0.5的比例配制而成，粉磨細度接近于水泥。成分中偏鋁酸鈉占20%、氧化鈣占20%、碳酸鈉占40%，其余為無速凝作用的硅酸二鈣、硅酸鈉和鐵酸鈉。 711型速凝劑 是有鋁礬土、碳酸鈉、生石灰按一定比例配合成生料，將生料在1300度左右的高溫下煅燒成鋁氧燒結塊，再將其與無水石膏按質量比3：1(鋁氧燒結塊：無水石膏)共同粉磨制成。其中偏鋁酸鈉占37.5%、無水石膏占25%，其余為硅酸二鈣及中性鈉鹽等。 782型速凝劑 是由礬泥、鋁氧熟料和生石灰按質量比74.5%:14.5%:11%的比例配制而成,這類速凝劑含堿量高，雖然早期強度發展快，但后期強度降低較大，但加入無水石膏后可以降低一些堿度和提高些后期強度。
(1) 鋁氧熟料-碳酸鹽系作用機理 主要反應如下： Na2CO3+CaO+H2O→CaCO3+2NaOH NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 2NaOH+CaSO4(石膏)→Na2SO4+Ca(OH)2 碳酸鈉、鋁酸鈉與水作用生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與水泥中的石膏反應生成過渡性的產物硫酸鈉，使水泥漿中起緩凝作用的可溶性的濃度明顯降低，此時水泥礦物組分C3A就迅速溶解進入溶液中，水化生成六角板狀的C3AH6,將加速水泥漿體的凝固。上述反應所產生的大量水化熱也會促進反應進程和強度發展。此外在水化初期，溶液中生成氫氧化鈣、硫酸根、三氧化二鋁等組分，結合而生成高硫型水化硫鋁酸鈣，不僅對早期強度發展產生有利影響，也會使水泥漿體中的氫氧化鈣濃度降低，從而促進C3S的水化，生成水化硅酸鈣凝膠相互交織搭接形成網絡結構的晶體而促進凝結。
二、鋁氧熟料—明礬石系 主要成分為鋁礬土、芒硝(Na2SO4·10H2O)，經過煅燒成為硫鋁酸鹽熟料后，再與一定比例的生石灰、氧化鋅共同研磨而成。產品的主要成分為：偏鋁酸鈉、硅酸三鈣、硅酸二鈣、氧化鈣和氧化鋅。如陽泉一號即為此類速凝劑。這類速凝劑含堿量低一些，且由于加入氧化鋅而提高了后期強度，但早期強度的發展卻慢了一點。
(2) 鋁氧熟料-明礬石系作用機理主要化學反應如下： Na2SO4+CaO+H2O→CaSO4+2NaOH CaSO4+2NaOH→Ca(OH)2+NaSO4 NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 大量生成的氫氧化鈉，消耗了水泥漿體中的硫酸根，促進了C3A的水化反應。水化熱的發生促進了反應進程和強度的發展。氫氧化鋁、硫酸鈉具有促進水化作用，使C3A迅速水化生成鈣礬石而加速凝結硬化。鈣礬石的生成進一步的降低了液相中氫氧化鈣濃度，又促進了C3S水化，生成水化硅酸鈣凝膠，由此而產生了強度。由于早期大量生成的鈣礬石，后期會向單硫型水化硫鋁酸鈣轉化，致使水泥石內部空隙增加，因此，這類早期生成鈣礬石產物的速凝劑均會使后期強度下降。
(三) 水玻璃系 以水玻璃(硅酸鈉)為主要成分，為降低黏度需要加入重鉻酸鉀，或者加入亞硝酸鈉、三乙醇胺等。其生產方法是將水玻璃調整到波美度30，再適當加入其他輔料。 屬于此類速凝劑的產品有NS水玻璃速凝劑。國外產品有奧地利的西卡-1，瑞士的西古尼特-W。這類速凝劑凝結、硬化很快，早期強度高、抗滲性好，可以在低溫下施工，缺點是收縮大。 前二類速凝劑都是以鋁酸鹽和碳酸鹽或者硅酸鈉為主要成分，再與其他無機鹽類復合而成，一般的速凝劑都是用粉煤灰復配而成。
(3) 水玻璃系作用機理 以硅酸鈉為主要成分的水玻璃系速凝劑，主要是硅酸鈉與水泥水化產物氫氧化鈣反應： Na2O ·nSiO2+Ca(OH)2→(n-1)SiO2+CaSiO3+2NaOH 反應中生成大量氫氧化鈉，如前所述促進了水泥水化，從而迅速凝結硬化。 液體速凝劑一般都是燒堿和鋁礬土反應生成主要成分為偏鋁酸鈉的水溶液，從而起到速凝作用。 因此，在水泥—速凝劑—水的體系中，由于Al2(SO4)3等電解質的竭力，以及水泥粉磨過程中所加石膏的溶解，使水化初期溶液中的硫酸根離子濃度驟增并與溶液中的Al2O3,Ca(OH)2等組分急速反應，迅速聲稱微針柱狀的鈣礬石及中間次生成物石膏，這些新生晶體的生長、發展，在水泥顆粒間交叉連生成網絡狀結構而速凝。同時速凝劑中的鋁氧熟料及石灰，不但提供了有利的放熱反應，為整個水化體系提供40o C左右的反應溫度，促進了水化產物的形成和發展，從而達到速凝的效果。 速凝劑對新拌混凝土性能的影響主要表現在縮短初、終凝時間，一般都可以做到3～5min內初凝，10min內終凝。常見的國內速凝劑的性能：速凝劑種類 摻量/% (C*%) 水灰比 凝結時間/(min：s)強度損失/% 初凝 終凝紅星Ⅰ型3 0.4 1：36 2：30 28