[发明专利]一种提高喷射混凝土粘聚性的液体无碱速凝剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种提高喷射混凝土粘聚性的液体无碱速凝剂及制备方法。本发明所述液体无碱速凝剂的制备方法包括：改性凹凸棒土和水制得预分散溶液A；氢氧化铝、稀硫酸溶液及水制得混合溶液B；硫酸铝、醇胺、水和有机酸混合制得混合溶液C；将混合溶液B加入到混合溶液C中，再将预分散溶液A以一定速度滴加到混合溶液B和混合溶液C反应物中，即得到所述液体无碱速凝剂。本发明制备的无碱速凝剂可以有效提高喷射混凝土的粘聚性，从而降低喷射混凝土的回弹率，同时可以提升产品稳定性，并且掺入该种液体无碱速凝剂的喷射混凝土1d强度高和28d抗压强度比达105%以上。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种提高喷射混凝土粘聚性的液体无碱速凝剂及制备方法。

背景技术

喷射混凝土(shotcrete)是用于加固和保护结构或岩石表面的一种具有速凝性质的混凝土。该技术是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌合料，通过喷管喷射到受喷面上，在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固材料。喷射混凝土主要用隧道支护、矿井掘进、水利枢纽地下厂房、边坡固定以及修补加固工程。

速凝剂是喷射混凝土技术实施过程中最重要的添加剂，对喷射混凝土的凝结时间、早期强度等有着重要的影响，施工过程速凝剂质量的好坏，将直接影响喷射质量和喷射混凝土的性能。速凝剂的掺入可以使水泥在很短时间内凝结，并在较短的时间内具备足够的强度和硬度，以满足特殊施工的需要和要求。速凝剂主要分为固态和液态两种。固态和液态中又分为有碱、低碱和无碱三类。

相比于粉状速凝剂，液体速凝剂与物料的混合更均匀，提高了喷射混凝土品质并且克服了粉状速凝剂粉尘大、回弹量大的缺点。液体速凝剂按碱含量可分为碱性、低碱和无碱液体速凝剂。由于碱性物质影响喷射混凝土后期强度，对施工人员健康存在威胁，低碱、无碱液体速凝剂的使用越来越广泛。在欧洲等发达国家，碱性速凝剂的使用已逐渐被无碱速凝剂所取代，在国内工程中，无碱液体速凝剂的使用也越来越广泛。

无碱速凝剂由于不含碱金属从而降低碱骨料风险，并且几乎不会降低混凝土后期强度，正成为速凝剂发展的主要方向。考虑到原材料的经济性和工艺的简便性，目前的液体无碱速凝剂主要以硫酸铝为主要成分。但是，硫酸铝作为一种主要的絮凝剂，浓度较高时不能稳定存在，十八水合硫酸铝在20℃时的溶解度为36.4g，而无碱速凝剂中十八水合硫酸铝的用量通常在400kg/t中，实际远超过溶解度，因此需要结合其他组分解决稳定性问题，并且兼顾速凝剂的性能。

喷射混凝土的回弹率是指回弹下来的混凝土数量与混凝土总数量之比，是无法有效附着在喷射面上的混凝土的比例。我国现有喷射混凝土施工中，由于配合比不合理、混凝土工作状态控制不当、喷射机控制参数科学等原因，喷射过程中回弹率过大，造成材料的大量浪费，影响喷射混凝土的施工质量还对喷射手造成一定的安全隐患，同时还会降低施工效率。通过大量喷射混凝土相关工程统计，回弹率的范围大致在20％～30％，这对于喷射混凝土的总生产量来说还是很大的浪费。

为改善喷射混凝土性能，降低喷射混凝土回弹率和提高喷射混凝土成型品质，喷射混凝土配合比的研究工作也在不断的进行，目前多采用添加矿物混合材料的方法对混凝土性能进行改善，包括硅灰、粉煤灰和石灰石微粉末等矿物掺合料。在配合比设计上，国内外大多采用引入增粘材料的方法来增大新拌混凝土粘聚性以降低喷射混凝土的回弹率。

直接将固体矿物掺合料或者其他有机材料加入混凝土中，虽然可以有效提高混凝土粘聚性，但是此种方法在喷射作业之前加入，会造成泵送出的预拌混凝土无法有效经喷射机械喷射出来，对喷射机械的要求较高，经常会造成喷射机械的堵管。

在液体速凝剂中直接引入粘度改性材料，借此提高液体速凝剂的稳定性和喷射混凝土的粘聚性是非常有效的措施。已有相关研究引入有机增稠剂，如混凝土工程中常用的纤维素醚和聚丙烯酰胺，但是很少使用无机增稠组分，这是由于无机增稠组分不易在液体无碱速凝剂中稳定存在，并且与速凝剂的凝结硬化不协调发展。