[發明專利]噴射混凝土用低堿聚合物高效液態速凝劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410053101.5
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103819114A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 李樹忱;張露晨;徐咸輝;李術才;馮丙陽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B22/10
• 分類號: C04B22/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，具體涉及一種噴射混凝土用低堿聚合物高效液態速凝劑的制備方法。

背景技術

噴射混凝土技術廣泛應用于巖土工程及地下工程的圍巖支護中，速凝劑是噴射混凝土中必不可少的外加劑，它能使水泥快速凝結硬化，減少回彈損失，防止噴射混凝土因重力作用所引起的脫落，提高它在潮濕或含水巖層中使用的適應性能，并產生較高的早期強度，增大一次噴射厚度，其性能對噴射混凝土的有較大影響。

速凝劑主要分為粉狀速凝劑和液態速凝劑，粉狀速凝劑大多用于干噴混凝土中，液態速凝劑主要用于濕噴混凝土中。傳統速凝劑多為粉狀速凝劑，且堿性較大，對噴射混凝土后期強度損失影響很大，同時對施工人員的身體健康造成一定的威脅。目前，速凝劑正朝著低堿（無堿）、液態發展。國外最早是由瑞士和奧地利研制的西卡(Sika)速凝劑，這種速凝劑的主要成分為硅酸鈉，是一種無味的液體，對人體的皮膚有強烈的腐蝕傷害作用。70年代相繼出現了以鋁酸鹽、碳酸鹽為主要成分的速凝劑，被稱為傳統堿性速凝劑。如今，國外已研制出了一些無堿速凝劑，但價格昂貴。

目前，我國大部分工程仍在使用潮噴工藝，工藝中使用粉狀速凝劑，在噴射過程中，存在粉塵量很大、落漿和回彈量大等缺陷，對施工造成很大的影響。粉狀速凝劑添加時分散不均勻，造成大量的浪費和混凝土后期強度損失嚴重。國內生產的液態速凝劑質量很不穩定，適應性差，添加量高，一般都在6%～10%，且堿性強，對施工人員的身體造成很大危害。而且，我國現今生產的液態速凝劑性能單一，不能滿足噴射混凝土各方面的要求，如混凝土的強度、與圍巖的粘結性、回彈和粉塵等。速凝劑的作用效果與水泥中的礦物組分及含量有著密切的關系，然而水泥的生產受到原材料、生產工藝等眾多因素的影響，礦物組成差異明顯。在我國，普通硅酸鹽水泥中可以含有不大于20%的非活性摻合料，而且摻合料種類繁多，因此，液態速凝劑與水泥的適應性問題非常突出，嚴重影響其在噴射混凝土中的應用。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種噴射混凝土用低堿聚合物高效液態速凝劑的制備方法，所制備的液態速凝劑與水泥有較強的適應性，能有效降低噴射混凝土施工中的回彈量和粉塵量，同時，低堿性與有機減水劑的加入能提高噴射混凝土的和易性和后期強度，而且本發明制備的液態速凝劑用量少但具有高效性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

噴射混凝土用低堿聚合物高效液態速凝劑的制備方法，是通過以下步驟來實現的：

1）鋁酸鹽母液的制備

將氫氧化鈉或氫氧化鉀溶于水，加熱到120℃，加入氫氧化鋁，攪拌反應2～3h，即可得到鋁酸鹽母液；當原料為氫氧化鉀和氫氧化鋁時，氫氧化鉀占整個母液的質量比例為30%～40%，氫氧化鋁質量比例為35%～45%，余量為水，且鉀元素與鋁元素的摩爾比為1.1:1～1.5:1；當原料為氫氧化鈉和氫氧化鋁時，氫氧化鈉占整個母液的質量比例為26%～35%，氫氧化鋁質量比例為40%～48%，余量為水，且鈉元素與鋁元素的摩爾比為1.1:1～1.5:1；當原料為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋁時，氫氧化鉀質量比例為10%～25%，氫氧化鈉為10%～25%，氫氧化鋁為35%～50%，余量為水，且鉀鈉兩元素的摩爾數之和與鋁元素的摩爾數比為1.1:1～1.5:1；

2）改性劑的制備

將碳酸鈉溶于水，加熱至70℃～80℃，然后加入硅酸鈉，反應0.5h，形成透明的溶液，即得改性劑，其中碳酸鈉占整個改性劑的質量比例為13%～25%，硅酸鈉的質量比例為20%～40%，余量為水；

3）低堿聚合物高效液態速凝劑的制備

將步驟1）得到的鋁酸鹽母液加入三口燒瓶中，進行500rpm/min的高速剪切攪拌，同時步驟2）制得的改性劑滴定加入得到混合液，所述改性劑與鋁酸鹽母液的質量比為1:1～1:3，待所述混合液出現膠體，加入所述混合液質量3%～6%的高分子聚合物和2%～5%的穩定劑，繼續反應1～2h，待所述混合液變成透明溶液時，即得低堿聚合物高效液態速凝劑。

所述有機高分子聚合物為質量比為1:1:1的增稠劑、有機減水劑和可溶脹聚合物的混合物，是為了滿足噴射混凝土各方面性能的要求，如降低噴射混凝土施工中的回彈量和粉塵量、提高混凝土后期強度。

所述增稠劑為聚丙烯酰胺。

優選地，有機減水劑為濃度為40%的磺化三聚氰胺甲醛樹脂。

所述可溶脹聚合物為甲基纖維素、羥乙基纖維素或羥丙基纖維素。