[發(fā)明專利]噴射混凝土用液體速凝劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910028321.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN101475335A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆昌文;劉加平;周偉玲;張建綱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇博特新材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/12
• 分類號(hào): C04B24/12;C04B22/14;C04B22/12
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于濕噴水泥基材料的液體速凝劑，尤其是一種用于噴射混凝土的液體速凝劑及其制備方法。

背景技術(shù)

噴射混凝土在施工和巖石支護(hù)中有很多優(yōu)越性，已經(jīng)成為現(xiàn)代地下工程中一項(xiàng)非常重要和必須的措施。特別是濕拌噴射混凝土技術(shù)的發(fā)展，大大擴(kuò)展了噴射混凝土在地下工程中的使用范圍。噴射混凝土用液體速凝劑最重要的作用是加快混凝土拌和物的凝結(jié)，提高早期強(qiáng)度，這樣可以增加噴層厚度并縮短噴射下一層的時(shí)間。

傳統(tǒng)的噴射混凝土速凝劑一般包括堿金屬鋁酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽等物質(zhì)，而且摻量偏高，一般占水泥質(zhì)量的4％～8％。由于這些物質(zhì)都具有強(qiáng)堿性，在施工的同時(shí)往往帶來(lái)很多問(wèn)題。比如，堿金屬鋁酸鹽速凝劑往往具有很強(qiáng)的堿腐蝕性，容易對(duì)施工人員造成傷害；會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良的影響。同時(shí)由于堿性物質(zhì)的大量使用，混凝土后期強(qiáng)度會(huì)存在30％甚至更大的降低。

為了解決上述問(wèn)題，人們開始研究采用鋁的非堿性化物作堿性速凝劑的替代品。德國(guó)建筑研究及技術(shù)有限責(zé)任公司研制了一種“用于噴射混凝土的速凝劑”(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00580025329.2)，它是由硫酸鋁與溶解氫氧化鋁、羥基羧酸以及醇胺類物質(zhì)組成的一種溶液或微懸浮液。瑞士MBT控股有限公司公開了“一種混凝土用速凝劑的制備”(中國(guó)專利號(hào)為00816806.7)，它是由硫酸鋁和無(wú)定型氫氧化鋁溶于含有胺的水中，并添加穩(wěn)定劑以及消泡劑制得。專利PCT/EP2004/005647公布了一種用于噴射混凝土的液體速凝添加劑，它是由硫酸鋁、無(wú)定型氫氧化鋁、硫酸鎂、胺以及羥基羧酸制備而成。上述專利大都采用了無(wú)定型氫氧化鋁或可溶性氫氧化鋁之類的鋁鹽，成本很高，使用時(shí)摻量偏高，一般占水泥質(zhì)量的6％～12％，并且容易出現(xiàn)沉淀、結(jié)晶等問(wèn)題，不利于長(zhǎng)期儲(chǔ)存使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)腐蝕性、無(wú)氯離子、無(wú)刺激性氣味、摻量較低、具有長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性的噴射混凝土用液體速凝劑。

本發(fā)明所述的噴射混凝土用液體速凝劑由下列組分按重量比制備而成：

硫酸鋁25～70％、金屬氟化物0～8％、胺類1～10％、pH調(diào)節(jié)劑0.5～7％、增稠劑0.01～1％，余量為水。

本發(fā)明中使用的硫酸鋁的優(yōu)選含量為45～60％，具體可選自本領(lǐng)域熟知的材料，可以是普通的工業(yè)級(jí)硫酸鋁、低鐵硫酸鋁以及無(wú)鐵硫酸鋁，優(yōu)選的材料是低鐵硫酸鋁。所選的硫酸鋁一般以氧化鋁含量來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制，本發(fā)明所使用的硫酸鋁中氧化鋁含量一般為15％～17％，優(yōu)選的氧化鋁含量為15.5～16.2％。

本發(fā)明中使用的金屬氟化物可以選自堿金屬或堿土金屬氟化物，如氟化鈣、氟化鈉、氟化鉀，氟鋁酸鈉以及氟硅酸鈉，優(yōu)選的材料為氟化鈣、氟化鈉或氟化鉀。氟化物在本發(fā)明中的作用是與硫酸鋁形成穩(wěn)定的絡(luò)合物體系，增加鋁離子在水溶液中的穩(wěn)定性，該物質(zhì)比已有專利中非晶形氫氧化鋁以及可溶性氫氧化鋁具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，且用量很小。本發(fā)明中氟化物作為絡(luò)合物形成劑的優(yōu)選含量為3％～6％。

本發(fā)明中使用的胺類物質(zhì)可以是一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，也可以是碳酰二胺，優(yōu)選二乙醇胺和三乙醇胺。胺類的存在能夠明顯地加快硫酸鋁的溶解，并能夠顯著提高混凝土各齡期的強(qiáng)度。本發(fā)明中胺類的優(yōu)選用量為2％～8％。

本發(fā)明中使用的pH調(diào)節(jié)劑由磷酸、羥基羧酸組成，磷酸可選自正磷酸，羥基羧酸可以選自甲酸、乙酸或乙二酸。

本發(fā)明中使用的增稠劑可以選自無(wú)機(jī)增稠劑也可以是有機(jī)高分子增稠劑，可選的無(wú)機(jī)增稠劑有海泡石硅酸鎂、凹凸棒圖或膨潤(rùn)土，優(yōu)選凹凸棒土或海泡石硅酸鎂。可選的有機(jī)高分子增稠劑為聚丙烯酰胺或聚乙烯醇，優(yōu)選聚丙烯酰胺。增稠劑的使用能夠顯著的提高本發(fā)明的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，并能夠提高水泥漿體的粘聚性，從而減小噴射混凝土施工過(guò)程中的回彈量。

本發(fā)明是由上述原料在一定的溫度下、在水溶液中反應(yīng)制備而成，其具體的制造方法如下：

A.首先將氟化物溶于水，然后加入胺類，在攪拌的狀態(tài)下將硫酸鋁溶于水中。胺類對(duì)于硫酸鋁有明顯的促進(jìn)溶解的作用，也可以先將硫酸鋁加入水中，隨后加入胺類物質(zhì)。這一過(guò)程需要通過(guò)加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，加熱溫度為40～80℃。

B.將pH調(diào)節(jié)劑添加到上述產(chǎn)物中，然后攪拌均勻。

C.最后加入增稠劑并攪拌均勻，即得到所需的噴射混凝土用液體速凝劑。

最后所得到的噴射混凝土液體速凝劑是一種黃綠色或淺白色的透明溶液或微懸浮液體，顏色隨著硫酸鋁中Fe₂O₃的含量變化。