[發明專利]一種噴射混凝土用液體速凝劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201611088659.2
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106630725B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 張建綱;冉千平;楊勇;王偉;趙爽
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司;博特建材（天津）有限公司
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B103/12
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本發明公開了一種噴射混凝土用液體速凝劑及其制備方法。本發明所述的噴射混凝土用液體速凝劑以鋁酸鹽為主要組分，并復合含有硅酸鹽、硫酸鹽、兩性金屬離子、多元醇以及醇胺。本發明所述的噴射混凝土用液體速凝劑的制備方法為：首先由氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液中制得鋁酸鈉溶液；然后首先將硅酸鈉溶解到氫氧化鈉溶液中，加入氧化鋅、硫代硫酸鈉和鉻酸鉀制得改性劑溶液；最后將兩種溶液與多元醇、醇胺復合而成液體速凝劑。本發明所述噴射混凝土用液體速凝劑能夠進一步縮短噴射混凝土的凝結時間，改善水泥適應性；對于已經發生了初始水化的預拌混凝土具有良好的促凝效果，能夠明顯地縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。

技術領域

本發明涉及一種用于濕法噴射混凝土施工的外加劑，具體為一種噴射混凝土用液體速凝劑及其制備方法，屬于混凝土外加劑領域。

背景技術

噴射混凝土在地下施工和巖石支護中有很多優越性，已經成為現代地下工程中一項非常重要和必須的措施。速凝劑是噴射混凝土施工中的重要化學外加劑,其重要作用是是加快混凝土拌和物的凝結，減少噴射混凝土的回彈并增加噴層厚度，同時加快混凝土早期強度發展，及時為巖石提供支護。

已有的研究結果表明，速凝劑主要通過與水泥水化初期液相中的硫酸鹽反應，消除其對水泥的緩凝作用，進而使水泥中的鋁酸鈣礦物快速水化，從而使噴射混凝土快速凝結，提供早期強度，實現對巖石的初期支護。粉體速凝劑被大量地應用于噴射混凝土中，由于其預先加入到混凝土干料中，水在噴射時加入，速凝劑與水泥水化同步進行，促凝效果好，混凝土凝結時間短。然而，由于噴射施工中拌合物難以攪拌均勻，導致回彈量大、粉塵污染嚴重，施工環境惡劣，因此使用受到限制。

為了改善施工條件，減少噴射回彈量，液體速凝劑被用于噴射混凝土中，并形成了濕法噴射工藝，其中鋁酸鹽液體速凝劑的應用最為廣泛，其主要原理是通過與水泥水化初期的可溶性硫酸鹽和鈣鹽反應，消除其對水泥的調凝作用，從而使水泥凝結。然而濕法噴射工藝中采用的是預拌混凝土，在噴射之前，水泥已經發生了一定時間的水化。水泥顆粒表面已經被早期水化產生的鈣礬石覆蓋，并消耗了大部分可溶性硫酸鹽，因此液體速凝劑的作用效果被減弱，噴射混凝土凝結時間變長。然而，現有標準評價液體速凝劑的方法與粉體速凝劑相近，速凝劑在加水之后數十秒就加入了速凝劑，因此實際工程中往往會出現速凝劑凝結時間檢測合格，但在應用于噴射混凝土中卻凝結緩慢、回彈量大，效果變差。此外，由于濕噴工藝采用預拌混凝土集中攪拌的生產工藝，受限于運輸距離，混凝土需要在運到施工現場時仍然具有滿足噴射施工的坍落度，因此超塑化劑也被應用于濕法噴射混凝土中。為了滿足坍落度保持的需求，超塑化劑一般都具有一定的抑制水泥礦物水化的功能，也會對速凝劑的促凝效果產生不利的影響。

對于鋁酸鹽液體速凝劑的改性國內外相關專利也有一定的報道，中國專利200910183428.3報道了通過硅酸鈉改性鋁酸鈉液體速凝劑的方法，該方法對于速凝劑的性能有一定的改善，尤其能夠縮短初終凝時間差。中國專利200910183568.0報道了一種低堿液體速凝劑的制備方法，通過硫酸鋁和鋁酸鈉在高剪切攪拌條件下反應得到一種液體速凝劑，該速凝劑能夠改善水泥的適應性。但是上述專利都沒有涉及已經水化的水泥漿體及混凝土的促凝效果的改善。

發明內容

針對于現有鋁酸鹽類液體速凝劑在預拌混凝土中應用效果差的問題，本發明提供一種特別適用于長時間、長距離運輸的預拌噴射混凝土的液體速凝劑。

已有文獻表明，具有兩性特征的金屬離子對于水泥的水化有明顯地促進作用，能夠與水泥礦物中的鈣離子、硅酸根離子發生水化反應，形成早期水化產物，進而促進水泥的凝結；申請人研究發現，在鋁酸鹽存在的條件下，引入部分可溶性硫酸鹽能夠在已經水化的顆粒表面持續生成鈣礬石，有利于漿體網絡的搭接，加速絮凝體的形成；引入部分硅酸鹽能夠在水化反應的早期就形成大量的水化硅酸鈣凝膠，其多孔結構能夠大量消耗自由水，從而加速水泥的凝結硬化。此外，申請人研究發現，在水泥水化過程中引入適量的具有多元醇結構的有機物，能夠加速水泥顆粒鈣離子的溶出速度，進而促進水泥的早期水化。