[发明专利]一种液体无碱速凝剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种液体无碱速凝剂及其制备方法。所述液体无碱速凝剂的主要成分为mAl₂O₃·nSO₃·xSiO₂·yH₂O，其中m、n、x、y是不为零的整数，m∶n∶x∶y的比率范围为12～15∶12∶12～20∶32～45，且所述组合物中总碱含量≤0.58％。所述制备方法包括将硫酸铝、粒径≤150nm的纳米氢氧化铝粉末和粒径≤150nm的纳米硅酸粉末为主要有效成分，以粒径≤150nm的纳米二氧化硅粉末、分子量为25000～40000的聚乙二醇以及聚羧酸盐减水剂为辅料混合而制得。本发明所制备的速凝剂产品的总碱含量低于0.58％，远低于市售速凝剂总碱含量15％，解决了速凝剂总碱含量居高不下的问题，并且该产品能够稳定储存180天以上，解决了市售速凝剂静置就沉淀的问题。

技术领域

本发明涉及一种液体无碱速凝剂及其制备方法，属于化学建材领域。

背景技术

喷射混凝土是近年来最受关注的新型施工工艺，在隧道工程、地下工程、矿山工程、堤坝边坡加固以及抢险等工程中拥有着不可替代的优势。速凝剂是喷射混凝土中重要组成部分，有着无法替代的作用。目前市场上的速凝剂按照状态可分为两种，一种是固体速凝剂，主要用于干喷，施工时粉尘量大、回弹率高，严重浪费原材料，并且危害施工人员的身体健康；另一种是液体，主要成分是铝酸盐、硅酸盐，这种速凝剂中含有大量的Na⁺，很容易引起“碱-骨料反应”，造成混凝土后期强度下降，迫使混凝土配合比设计时必须以更高的强度计算，浪费水泥等胶材。随着中国高铁大规模的建设，湿式混凝土喷射技术的应用得到了大范围的普及。液体混凝土速凝剂逐渐占据市场的主导地位。目前，全球喷射性速凝剂的市场规模在千亿以上，潜在规模更是巨大，这也给速凝剂的发展带来了巨大的市场。随着中国城市化进程的加快，大量基础工程的建设刻不容缓，仅2010～2012年间就有十余座城市开启了地铁的建设。同时受厄尔尼诺现象影响，全国已有很多城市因暴雨洪水发生内涝受淹，造成较大的受灾人口和较大的直接经济损失，城市管网改造已经刻不容缓。高铁的全面铺开；国家对能源的需求使得一批水电核电项目将在未来10年也将陆续上马，因此未来20年将会是喷射性混凝土的井喷之年。

目前，我国在售速凝剂产品在使用过程中造成了诸多问题。其主要原因在于产品的碱含量过高和稳定性不足。目前市售速凝剂的总碱含量在15～25％左右，这会导致混凝土“碱-骨料反应”，使得混凝土后期强度损失达20％以上；此外，多数市售液体无碱速凝剂静置一天就会有大量沉淀，不利于速凝剂的储存和使用。本发明专利采用硫酸铝、纳米氢氧化铝、纳米硅酸和纳米二氧化硅为主要原料，从根本上杜绝含碱物质的引入；同时，由于氢氧化铝、硅酸与二氧化硅粉末粒径的纳米化，大大提高了粒子的表面活性能，促进溶液稳定性的提高。

发明内容

本发明目的是提供一种液体无碱速凝剂及其制备方法，以使所得产品中的总碱含量低于0.58％。

本发明涉及如下方面：

1.一种液体无碱速凝剂组合物，其主要成分为mAl₂O₃·nSO₃·xSiO₂·yH₂O，其中m、n、x、y是不为零的整数，m∶n∶x∶y的比率范围为12～15∶12∶12～20∶32～45，且所述组合物中总碱含量≤0.58％。

2.根据权利要求1所述的液体无碱速凝剂组合物，其中所述组合物还包含重量比为0.5～1.5％的高性能减水剂作为稳定剂。

3.根据权利要求1所述的液体无碱速凝剂组合物，其中所述高性能减水剂是聚羧酸盐减水剂。

4.根据权利要求1所述的液体无碱速凝剂组合物，其中所述组合物还包含重量比为0.5～1％的醇类或胺类聚氧乙烯醚作为增粘剂。

5.根据权利要求1所述的液体无碱速凝剂组合物，其中所述增粘剂是分子量为25000～40000的聚乙二醇或分子量为30000～50000的聚丙烯胺。