[发明专利]一种无氯低碱型粉体速凝剂

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种混凝土添加剂，特别涉及一种无氯低碱型粉体速凝剂及其应用。

背景技术

水泥速凝剂(简称速凝剂)也称促凝剂，是一种能促进水泥或混凝土快速凝结的化学外加剂，它能显著缩短混凝土由浆体变为固态所需时间，在几分钟内就可以使之失去流动性并硬化，十几分钟即可达到终凝，早期强度高。速凝剂作为一种化工产品，其生产和使用可以追溯到20世纪30年代^[1]。速凝剂的诞生和使用使得喷射混凝土施工成为可能，对井巷锚喷支护技术的创立起到重要作用。

随着喷射混凝土技术在岩土工程中的广泛应用和迅速发展，人们开始重视混凝土速凝剂的研究。速凝剂能够使喷料快速凝结，防止喷层在重力作用下大量脱落，使混凝土迅速达到一定的强度并及早形成具有一定支承能力的支护层来满足喷射混凝土工程的特殊要求。为了减少回弹率，或遇软弱破碎围岩及地下水渗漏，以及支护施工紧跟开挖面需要抵御爆破震动影响等情况时，一般要求喷射混凝土具有早凝、早强等特性。为此，通常需要掺加速凝剂。

Nitto化学工业有限公司^[2]采用碱金属的硫酸盐或碳酸盐再加入一种水溶性的铝盐或碳酸镁合成速凝剂。Hirose等研制的一种速凝剂，由70％铝酸钙、25％的铝酸钠和5％的碳酸钠组成。Kawamura等采用Al₂(SO₄)₃作为无碱速凝剂，将2份Al₂(SO₄)₃加入到98份水泥砂浆中就观察到速凝效果。Ogawa采用铝酸钙、硫酸盐和铝酸钠为速凝剂的主要成分，其中铝酸钠中的Na₂O/Al₂O₃小于1.0。美国及欧洲各国使用钙盐和铝盐代替碱金属盐来研制和生产无碱速凝剂。

潘志华等^[6]人利用石灰石、矾土、助熔剂CaF₂和一些化学试剂合成水泥矿物型无碱速凝剂。该速凝剂的主要成分为C₁₂A₇和C₁₁A₇.CaF₂。阂盘荣等采用合适比例的钙质和铝质原料，经加热处理后粉磨并加入适量的外加剂合成一种水泥矿物型速凝剂。

目前国外生产的大多数速凝剂虽然性能优良，但价格偏高。我国目前生产和销售的速凝剂虽然没有如此昂贵，但很多速凝剂与传统的速凝剂相比价格偏高。

与传统速凝剂相比，目前研制和生产的新型无碱速凝剂和有机无机复合类速凝剂虽然具备后期强度损失小，生产和施工中粉尘小等优点，但它们要达到满意速凝效果的合适掺量一般比传统速凝剂大。

目前大多数速凝剂均是为了克服传统速凝剂的缺陷而研制和生产的，但往往会顾此失彼。如我国开发的很多新型无碱速凝剂使施工中粉尘减少，同时后期强度损失小，但带来了早期强度较低的问题，有的甚至达不到国家标准JC477的要求。

目前国内的速凝剂均为高碱性速凝剂。速凝剂还存在一定的技术问题以及负面影响，由于大量碱的引入导致混凝土后期强度(28d强度)大幅度下降，下降程度可达30％～50％。从劳动生理学和环境保护来看，这类碱性促凝剂有系列的副作用。由于它有强烈的腐蚀性，对喷射操作人员及掘进作业人员的健康都有危害。此外，还会使地下水碱化而污染地下水，特别是对饮用水保护区域须倍加重视。对喷射混凝土还会产生不良影响，会或多或少地降低其最终强度、密水性、耐冻融能力，从而使混凝土的耐久性下降。

所以，在我国目前速凝剂的发展水平前提下，研制集速凝、低掺量、低腐蚀、高强度、综合性能优良、价格合理的无碱液态速凝剂有着非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土速凝剂，为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及一种无氯低碱型喷射混凝土速凝剂，其包括硫酸铝以及偏铝酸钠和/或氟化钠，包括或者不包括其它成分；所述的低碱型是指速凝剂中不包括额外的碱。

在本发明的一个优选实施方式中，所述硫酸铝的量为1.0-3.0重量份，氟化钠的量为0-2.0重量份，优选为0.3-0.7重量份；偏铝酸钠的量为0-1.0重量份，优选为0.3-0.7重量份。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于硫酸铝的量为1.5重量份、偏铝酸钠的量为0.5重量份、氟化钠的量为0.5重量份。

本发明另一方面还涉及上述速凝剂在加快混凝土凝结速度上的应用。