[發明專利]一種噴射混凝土用礦物添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011148533.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112321187A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 齊冬有;汪智勇;葛黎明;王凌波;張鈺;李長虹
• 申請（專利權）人: 北京中建國信科技開發中心;北京四季美都裝飾有限公司
• 主分類號: C04B22/14
• 分類號: C04B22/14;C04B24/18;C04B40/00;E04G21/02;E02D15/02;C04B103/12
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳熙

本發明涉及一種噴射混凝土礦物添加劑及其制備方法和應用，所述噴射混凝土礦物添加劑以重量百分比計，包括以下組分：含鋁活性礦物的熟料60％?90％，石膏10％?35％，化學添加劑0?5％。所述混凝土速凝劑包括液體速凝劑和所述噴射混凝土礦物添加劑，分別在不同的時機加入混凝土中。通過本發明使得濕噴混凝土在噴出時，就能快速發生反應，固液比迅速提高，混凝土快速變粘，快速凝結硬化，并且產生強度的水化礦物持續增加，強度持續提高，水化漿體更加密實，后期強度、抗硫酸侵蝕等耐久性能大幅度提高，從而在根本上解決濕噴混凝土的常見問題。

技術領域

本發明涉及一種噴射噴射混凝土礦物添加劑及其制備方法和應用，還涉及該礦物添加劑在噴射混凝土中的施工方法，屬于建筑材料添加劑技術領域。

背景技術

最近幾年，濕噴混凝土技術得到了極大的發展和進步，濕噴應用越來越多，已從鐵路向公路、地鐵延伸，濕噴混凝土配合比技術路線、濕噴機械手、無堿速凝劑、噴射技術工都得到了一定的發展，但也暴露出很多問題，比如消耗與回彈問題、早期強度不足的問題、后期強度倒縮問題、粘接力、握裹力問題。

按照GB/T35159-2017《噴射混凝土用速凝劑》檢測速凝劑時，凈漿凝結時間效果很好，初凝時間小于3分鐘，達到一等品技術指標，但實際濕噴混凝土的回彈仍然很大。由此可見，速凝劑凝結時間快，不一定濕噴混凝土的回彈就小。

當然影響濕噴混凝土回彈率的因素很多，下面僅從濕噴混凝土的水化機理這一本質因素進行分析。濕噴混凝土使用的速凝劑種類很多，速凝機理很復雜，為了便于理解，簡單的可以分為堿性速凝劑和無堿速凝劑。

堿性速凝劑和無堿速凝劑的作用機理是不一樣的。硅酸鹽水泥在生產時會加入適量二水石膏，主要是同水化速度很快的熟料礦物C₃A反應，在熟料礦物表面形成無定型的水化硫鋁酸鈣細密薄膜，阻止了熟料礦物C₃A的過快反應，從而起到緩凝的作用，也使得硅酸鹽水泥在加水以后具有較好施工性能。

在加入堿性速凝劑的早期，混凝土漿體溶液中原有固相的溶解和新的固相形成基本平衡，固液比沒有增加，反而，由于液體堿性速凝劑加入帶入的水分使得液體量有一定提高。

從宏觀上就表現為，加入液體堿性速凝劑，在噴射混凝土凝結前，混凝土不但不變稠反而會變稀。加入無堿速凝劑的早期，混凝土漿體溶液中由于額外加入的Al³⁺和SO₄^2-與溶液中的Ca²⁺反應生成鈣礬石晶體，并結合了32個H₂O，使得噴射混凝土的固液比快速、持續增大，從宏觀上就表現為，噴射混凝土會有變稠變粘的趨勢。

但是，由于硅酸鹽水泥中C₃A含量有限，噴射混凝土變稠變粘的程度有限，但噴射混凝土從噴出到圍巖表面只需幾秒鐘，而噴射混凝土凝結時間是數分鐘，甚至更長，因此，噴射混凝土到達圍巖表面時，并沒有凝結，而是需要經過數分鐘，甚至數十分鐘才能凝結硬化。此時，決定噴射混凝土與圍巖、鋼筋網的粘結力的主要因素是混凝土自身粘聚性。

所以，在濕噴混凝土凝結硬化前，決定濕噴混凝土回彈大小的根本因素在于混凝土的自身粘度。

濕噴混凝土早期強度低的主要原因是硅酸鹽水泥中C₃A含量低，速凝劑的加入，促進了C₃A的快速水化，消耗了大量的H₂O，使得混凝土變干，生成強度礦物，宏觀上表現為初凝。但是，隨著C₃A水化結束，濕噴混凝土中強度礦物不能快速和持續增多，強度增長變得十分緩慢，直到C₃S水化的大量發生。在濕噴混凝土體系中，C₃S水化的大量發生往往在數小時后，甚至在1天之后。這就是一些工程實際中濕噴混凝土10個小時的抗壓強度不到1MPa的原因。