[發明專利]用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑

有效

• 申請號: 201710635203.1
• 申請日: 2017-07-30
• 公開（公告）號: CN107434365B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團工業貿易有限公司
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B24/06;C04B24/16;C04B103/12
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務所(普通合伙) 33288
• 代理人: 黃華

本發明提供了用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑，包括至少一種有機鋁鹽，此鋁鹽與高含量多羥基醇的混合水溶液具有良好的速凝效果，本發明還提供了制備上述速凝劑的方法。

技術領域

本發明涉及用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑及制備方法。

背景技術

速凝劑是使含水泥的膠結料快速凝結硬化并產生一定強度的外加劑，廣泛應用于隧道噴射砂漿或混凝土施工、搶修施工中，其主要目的在于加快膠結料的凝結時間，加快施工速度，減少回彈，提高早期強度且后期強度不降低，滿足特殊工程的施工要求。

在通過噴嘴噴涂含水泥的膠結料的施工過程中，水泥膠結料必須在一個規定的時間內固化，以加快隧道噴涂施工速度，對于這樣的要求，傳統的使用鋁酸鈉和堿金屬氫氧化物達到了強力的凝結時間促進效果；但是由于此類速凝劑的高度堿性，對于工作環境造成了非常惡劣的影響，并且在水泥膠結料硬化后對于其長齡期強度有非不利的影響以及不可忽視的潛在的堿集料反應，基于以上原因，該類速凝劑并非優選采用的速凝劑。為了充分利用速凝劑在噴射施工中的優勢，科研人員進行了很多研究工作，現在已提出含鋁化合物的無堿速凝劑，諸如含無機硫酸鹽的鋁化合物和/或聚合物，此類速凝劑帶來了施工現場環境的改善，對人體友好，最為優越的是其對于長齡期強度的維持，大大擴展了此類速凝劑的使用范圍；但此類速凝劑還存在以下問題：對于大部分含無機硫酸鹽的鋁化合物和/或聚合物的速凝劑摻量而言，在水泥膠結料中引入的三氧化硫含量超過了耐久性的上限，損害了其長齡期的耐久性；另一個問題是此類速凝劑由于無機硫酸鹽的鋁化合物和/或聚合物的含量比較高，密度比較大，速凝劑溶液本質上處于介穩狀態，所以如何控制其沉降趨勢成為了行業共同面對的難題，在已經公開的幾乎所有有關無堿速凝劑的專利或文獻中，沉降問題都被提及，而這個問題即為目前技術進步之路上最不能繞開之難題。

發明內容

本發明目的在于改進現有技術的不足并提供用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑，所述的用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑對于硬化后的水泥膠結料而言除了具有后期強度不損失、較低的噴射回彈率及適中的摻量外，其長時間的儲存穩定性得到了極大的改善，或者說由于配方中沒有使用無機物，其幾乎不存在沉降問題。本發明的另一目的是提供上述含用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑的制備方法。本發明還有一目的是提供了上述的用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑在噴射施工及增材制造建筑物、構筑物或其構件中的應用。

發明人經研究發現，從傳統的堿性速凝劑到目前的無堿速凝劑，其主要成分或者說其主要速凝作用的絕大部分為鋁元素的一系列化合物，最常見的為堿溶液環境下的鋁酸的堿金屬鹽、酸性環境下的水合三價鋁離子鹽，以及一系列鋁的其他價態絡合物離子鹽；三價鋁離子鹽由于其溶解度有限，效果欠佳，技術人員通過增大溶解度或者外加氫氧化鋁溶解于溶液中或從溶液中析出氫氧化鋁凝膠進而進行聚合反應產生聚合鋁鹽來提升使用效果，這兩種手段的本質就是將一部分三價鋁離子通過反應生成一系列鋁的其他絡合物離子鹽，即通過不同的離子存在方式增加鋁元素在溶液中總的溶解度，但其效果往往是非常有限的。

發明人業已發現，在少量有機鋁鹽的存在條件下，其與高含量多羥基醇的混合水溶液具有良好的速凝效果，本發明的用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑，其包括至少一種含氟有機鋁鹽。

具體的，本發明選用的含氟有機鋁鹽的含量為不超過20wt％。

具體的，本發明選用的含氟有機鋁鹽為三氟甲基磺酸鋁。

進一步的，本發明涉及的用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑，優選包含至少一種羥基羧酸，具體的，本發明選用的羥基羧酸為羥基乙酸或羥基丙酸或檸檬酸，其含量最大為不超過10wt％，優選的含量在1～8wt％之間。

作為優選的本發明的另一種用于噴射施工水硬性水泥膠結料的有機速凝劑，其包含一種或多種羥基羧酸和至少一種有機鋁鹽。具體的，本發明選用的有機鋁鹽的含量為不超過20wt％。