[發明專利]一種基于工業聚合硫酸鋁的無堿無氯液體速凝劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310450025.7
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103553406A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王玲;甘杰忠;田培;趙霞;陳拴發;關博文
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B22/14
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于建筑材料外加劑技術領域，特別是涉及一種隧道和巷道濕法噴射混凝土施工用無堿無氯液體速凝劑及其制備方法。

背景技術

速凝劑是使水泥混凝土快速凝結硬化的外加劑，主要應用于隧道噴射混凝土施工和砂漿搶修施工中。投入使用最早的速凝劑是西卡公司19世紀30-40年代開發的粉狀速凝劑。我國從19世紀70年代開始研發速凝劑，相繼取得了多項研究成果，包括紅星Ⅰ型、711型、陽泉Ⅰ型、堯山型、782型等。這些粉狀速凝劑雖然促凝效果很好，價格便宜，但因其含堿量高，對施工工人眼睛和皮膚造成較嚴重的腐蝕，后期強度損失大，容易引起堿集料反應、施工中回彈率高、粉塵污染嚴重等問題。

近年來，由于濕法噴射混凝土具有施工效率高，回彈率低，施工環境友好而有逐漸取代傳統干法噴射混凝土的趨勢，用于濕法噴射混凝土的液體速凝劑包括有堿速凝劑和液體無堿速凝劑，從其發展來看，存在的主要問題有：堿含量高、摻量大、穩定期短、28d強度比小于100％等。

1.堿含量高。根據歐洲標準EN934-5“Admixture?for?Sprayed?Concrete-Definitions，Requirements，Conformity，Marking?and?Labelling”中的定義，將堿含量小于1％的速凝劑稱為無堿速凝劑。沈陽工業大學梁克民研制的“一種新型噴射混凝土用液態無堿速凝劑”（專利申請號：200910220171.4）其堿含量高達29.51％；中鐵隧道集團有限公司賀雄飛等人研制的“一種無堿液態速凝劑及其制備方法”（專利申請號：201110095008.7），名為無堿速凝劑，而實際配方中堿含量最高可達2.54％；中鐵隧道集團有限公司陳洪光等人研制的“一種低堿液態速凝劑及其制備方法”（專利申請號：201110095016.1）其堿含量最高達4.54％。當前，部分專利申請名為液體無堿速凝劑，而實際上其配方中摻有少量堿，含堿速凝劑因其堿含量相對偏高，對施工工人身體帶來一定的危害，摻入混凝土后還會引起混凝土后期強度損失，影響混凝土的抗滲性、抗凍融性等耐久性問題。

2.摻量大。用于制備液體無堿速凝劑的常用原材料為硫酸鋁和氫氧化鋁等，這類速凝劑要達到一定的速凝劑效果，需要速凝劑的摻量很大。中國水利水電科學研究院馬臨濤等人研制的“一種無堿無氯高早強液體無堿速凝劑”（專利申請號：201110145555.1）；江蘇博特新材料有限公司周靜等人研制的“噴射混凝土用液體無堿速凝劑”（專利申請號：200610098296.0）；瑞士MBT控股有限公司的Hofmann等人研制的“Concrete?Admixture”（專利申請公開號：WO00/78688A1）等文獻中均使用了硫酸鋁和氫氧化鋁中的一種或兩種作為主要促凝組分。這類速凝劑雖然不含堿金屬離子，但是這類液體無堿速凝劑促凝效果較差，在混凝土中摻量大，通常摻量為水泥的7-10％，有的甚至高達12％，混凝土的生產成本高。如何提高速凝劑的速凝效果，降低摻量，降低生產成本，是液體無堿速凝劑發展面臨的重大難題。

3.穩定期短。使用鋁化合物為主要原材料的液體無堿速凝劑，因鋁離子的水解及鋁鹽溶解度較小，無一不面臨穩定期短的問題，貯存期間容易發生沉淀析晶現象。Elena?Kolomiets等人于2012年研制的“Accelerator?Mixture?and?Method?of?Use”（專利文獻公開號：US2012/0085266A1）穩定期僅為一個月；Angelskaar?Terje等人于2012年研制的“Setting?Accelerator?For?Sprayed?Concrete”（專利文獻公開號：US8118930B2）穩定期為8周；Weibel?Martin于2010年研制的“Stable?Sprayed?Concrete?Accelerator?Dispersion?Having?a?High?Active?Substance?Content”（專利文獻公開號：US2010/0003412A1）穩定期為三個月。提高貯存穩定期是研究這類液體無堿速凝劑的關鍵。