[发明专利]一种高强型无硫无碱液体速凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料外加剂技术领域，特别是涉及一种隧道和巷道湿法喷射 混凝土施工用高强型无硫无碱液体速凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂，主要应用于隧道喷射混凝土 施工和砂浆抢修施工中。目前国内普遍使用碱性粉剂速凝剂，这些粉状速凝剂虽 然促凝效果很好，价格便宜，但因其含碱量高，对施工工人眼睛和皮肤造成较严 重的腐蚀，后期强度损失大，容易引起碱集料反应、施工中回弹率高、粉尘污染 严重等问题。

近年来，随着湿法喷射混凝土技术的发展，湿喷工艺正逐步取代干法工艺， 液体速凝剂也应运而生，但这些速凝剂大多呈强碱性，同样存在后期强度损失大、 腐蚀性强、耐久性差、喷射回弹量高等诸多问题。

无碱速凝剂的出现解决了传统碱性速凝剂碱含量高引发的一系列问题，具有 安全环保、无腐蚀、耐久性好、力学性能好、喷射回弹低等优点。国际上，习惯 将碱含量小于等于1％的速凝剂称为无碱速凝剂。由于无碱速凝剂的发展刚刚起 步，技术发展还不成熟，无碱速凝剂仍存在急需解决的问题。

1.碱含量高。从目前的公开的专利来看，部分专利名为无碱速凝剂，但其配 方中引入的碱往往超过1％。沈阳工业大学公开专利(200910220171.4)，其碱 含量高达29.51％；中铁隧道集团有限公司公开专利(201110095008.7)，名为 无碱速凝剂，而实际配方中碱含量最高可达2.54％。碱含量相对偏高的速凝剂， 不仅腐蚀施工工人的身体，还会造成混凝土后期强度损失，影响混凝土的耐久性。

2.掺量大。目前制备无碱速凝剂的原材料大部分均为硫酸铝，而硫酸铝的溶 解度有限，使得无碱速凝剂固含量不能做的很高，否则极易出现不稳定现象。江 苏博特新材料有限公司申请的专利(200610098296.0)；瑞士MBT控股有限公 司申请的专利(WO00/78688A1)，其制备的速凝剂在混凝土中掺量大，通常 掺量为水泥的7-10％，有的甚至高达12％，混凝土的生产成本高，以至于施工 方无法接受高掺量高价格的无碱速凝剂。

3.硫酸根含量大。中国专利200510107216.9公开的专利，主要成分为硫酸盐， 其中引入的硫酸根最高可达25％。大量硫酸根的引入会引起混凝土中二次钙矾石 的生成，在混凝土内部形成极大的膨胀应力，进而导致混凝土开裂甚至失去力学 性能。

4.稳定期短。无碱速凝剂的主要促凝组分是铝离子，铝离子在水溶液中会发 生水解聚沉，导致速凝剂发生不可逆的沉淀析晶现象。贮存期间容易发生沉淀析 晶现象。美国专利(US2012/0085266A1)公开的一种无碱速凝剂，稳定期仅为 一个月；美国专利(US8118930B2)公开的一种无碱速凝剂，稳定期为8周。 稳定期过短，在运输和使用不及时的条件下，速凝剂一旦发生不可逆沉淀将无法 再使用。

5.早期强度低。目前，许多研究者开始研究使用新材料作为速凝剂的主要促 凝组分，其中氟化物备受青睐。中国专利(201210495755.4)公开的一种无碱速 凝剂，主要成分为硫酸铝、硫酸镁和氟硅酸镁。这类含氟化物的无碱速凝剂，掺 量低，速凝剂效果好，但由于氟离子的特殊作用，少量的氟离子可以起到增强的 作用，但大量氟离子使得水泥水化初期形成的产物对水泥颗粒进行包裹，阻碍了 C₃S的水化，导致水泥石早期强度偏低，甚至强度不合格。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述无碱速凝剂面临的问题，而提供一种高强型 无硫无碱液体速凝剂；本发明的另一目的是提供上述高强型无硫无碱液体速凝剂 的制备方法，本发明还有一目的是提供上述高强型无硫无碱液体速凝剂在喷射混 凝土中的应用。

本发明的技术方案为：一种高强型无硫无碱液体速凝剂，其原料组分及各组 分占原料总量的重量百分比如下：

纳米氧化铝：10-25％，

纳米二氧化硅：15-27％，

三氟乙酸：5-12％，

有机分散剂：1-5％

稳定剂：1-3％，

悬浮剂：0.5-1.5％，

余量为水，总重补足100％。

优选其原料组分及各组分占原料总量的重量百分比如下：纳米氧化铝： 15-20％，

纳米二氧化硅：18-24％，