[發明專利]一種納米晶種增強型無堿速凝劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811524609.3
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109734347A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李享濤;謝永江;王家赫;仲新華;渠亞男;朱長華;裘智輝;蘇婉玉;孔慶欣;李連吉
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵路總公司
• 主分類號: C04B24/12
• 分類號: C04B24/12;C04B103/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種納米晶種增強型無堿速凝劑及其制備方法，該速凝劑由以下質量份的原料組成：硫酸鋰0%~15%，硫酸鋁30%~50%，硫酸鎂5%~10%，改性納米二氧化硅微球5%~15%，有機醇胺5%~10%，無機酸3%~5%，余量為水。本發明所提供的納米晶種增強型無堿速凝劑通過引入具有雙親特性的改性納米二氧化硅微球，使其在水泥水化過程中充當晶核，從而有效提高噴射混凝土中水泥的水化速率，顯著提高噴射混凝土早期與后期強度。該新型無堿速凝劑具有摻量低、穩定性好、強度保留率高和生產環境友好等突出特點，可以有效提高噴射混凝土的力學性能與耐久性能。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，特別涉及一種納米晶種增強型無堿速凝劑。

背景技術

速凝劑是一種可以使混凝土迅速凝結硬化的外加劑，主要用于噴射混凝土的施工。速凝劑分為有堿速凝劑和無堿速凝劑兩類。其中，有堿速凝劑指的是Na₂O當量含量大于1.0%的速凝劑，該類速凝劑雖然可以滿足噴射混凝土初期凝結硬化的使用要求，但是由于其堿含量較高，使得噴射混凝土微結構疏松，導致其出現后期強度損失大、耐久性不足等問題。因此，研發無堿速凝劑已成為國際速凝劑領域的研究熱點。

目前，國內外研究人員對無堿速凝劑已進行了廣泛探索，但其中仍存在諸多問題。主要體現在如下三方面：（1）部分無堿速凝劑堿含量仍較高。從目前公開的速凝劑專利來看，雖然名為無堿速凝劑，但是其實際組分中堿含量仍較高，如中國專利CN106866017A“一種無堿速凝劑及其制品”，其氟化鈉質量份數為10~15%；又如中國專利CN107857501A“一種含促凝早強劑有機胺類物質的無堿速凝劑及其制備方法”，其氟化鈉質量份數最高可達15%；再如中國專利CN107298540A“一種抗凍型無堿速凝劑及其制備方法與應用”，其實際組分含有氟化鈉且最高質量份數也可達3%。這些速凝劑不能滿足新頒布的《噴射混凝土用速凝劑》（GB∕T 35159-2017）中堿含量不應大于1.0%的要求。（2）部分無堿速凝劑難以協調凝結時間與早期強度之間的矛盾。無堿速凝劑中不含堿金屬類物質，促凝效果低于傳統的有堿速凝劑。為滿足凝結時間要求，人們通常采用增大無堿速凝劑摻量的方法來縮短凝結時間。如中國專利CN1974466A中無堿速凝劑摻量高達水泥質量的10%，德國巴斯夫生產MEYCOSA160型速凝劑建議摻量更高達水泥質量的11%。較高的速凝劑摻量雖能縮短水泥漿體/混凝土的凝結時間，但引入硫酸鋁等無機鹽在水泥水化初期產生大量鈣礬石的空間網絡孔隙并未得到密實填充，將顯著影響水泥漿體/混凝土的早期強度。（3）部分無堿速凝劑的生產與使用對環境影響較大。現有專利中部分無堿速凝劑使用氫氟酸作為穩定劑，該原料的使用雖然提高了無堿速凝劑的穩定性，但是其生產及使用過程將對環境和作業人員健康帶來不利影響。由上述分析可知，研發一種高穩定、早強、后期強度不倒縮的環境友好型無堿速凝劑，對提升噴射混凝土綜合性能具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服傳統無堿速凝劑穩定性差、摻量高、早期強度不足、環境影響大等不足而提出的一種納米晶種增強型無堿速凝劑。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種納米晶種增強型無堿速凝劑包括以下質量份的原料：硫酸鋰0%~15%，硫酸鋁30%~50%，硫酸鎂5%~10%，改性納米二氧化硅微球5%~15%，有機醇胺5%~10%，無機酸3%~5%，余量為水。

所述硫酸鋰為市售工業級硫酸鋰。

所述硫酸鋁為市售工業級硫酸鋁，其中Al₂O₃含量大于17%。

所述硫酸鎂為市售工業級七水硫酸鎂，其中有效成分含量大于99%。