喷射混凝土用促凝早强剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种喷射混凝土用促凝早强剂及其制备方法，该喷射混凝土用促凝早强剂的制备原料按重量份计包括：铝源90

【技术实现步骤摘要】
喷射混凝土用促凝早强剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土建筑材料领域，特别涉及一种喷射混凝土用促凝早强剂，同时本专利技术还涉及一种上述喷射混凝土用促凝早强剂的制备方法。

技术介绍

[0002]在现在的隧道等工程施工中，经常要求开挖后立即进行支护，喷射混凝土早期强度的发展对支护具有决定性作用。另外喷射混凝土早期强度发展对开挖进度有直接的影响，所以喷射混凝土早期强度比最终强度更为重要。我国喷射混凝土施工中遇到的最大难题是喷射混凝土早龄期强度发展缓慢的问题，影响隧道等开挖岩体结构的技术早期支护。而现在使用的各种速凝剂产品虽然能满足快速凝结硬化要求，但早龄期强度（6h和12h）很低，远不能满足一些工程的快速支护需求，对隧道建设的施工进度也有影响。
[0003]目前，关于促凝早强剂的研究较少，且多用于油井水泥和其他水泥基材料（如：水泥基3D打印材料等）。专利CN113583642A公开了一种油井水泥用改性纳米二氧化硅早强促凝剂、制备方法及其应用，由如下组分：无水偏硅酸钠、四水合硝酸钙、质量分数为40％的氢氧化钠溶液、质量分数为36％
‑
37％的甲醛水溶液、韦兰胶、纳米二氧化钛和软化水。CN112592091A公开了一种用于3D打印水泥基材料的促凝早强剂，包括由以下单体聚合而成的无规共聚物：60
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70重量份的不饱和聚醚，15
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25重量份的不饱和羧酸或不饱和羧酸盐，3
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20重量份的极性不饱和单体；还包括：10
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20份壳聚糖包覆的氟铝酸钙。CN107555829A公开了一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法，由硝酸钙、硅酸钠、18#早强型聚羧酸减水剂制成，制备所用材料成分的重量比是：硝酸钙1.55份，硅酸钠1.24份，18#早强型聚羧酸1份。
[0004]上述各专利所制备的促凝早强剂虽然具有一定的提升早期强度的作用，但是不适用于喷射混凝土，不能降低回弹，而且性状很不稳定，长久存放易出现凝固沉淀，影响使用的效果。针对提高喷射混凝土早期强度、减小回弹、改善施工环境的喷射混凝土用促凝早强剂，并未给出具体的指导方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种喷射混凝土用促凝早强剂，以提升喷射混凝土的早期强度，降低回弹率。
[0006]一种喷射混凝土用促凝早强剂，所述喷射混凝土用促凝早强剂的制备原料按重量份计包括：铝源90
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130份，硅源70
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110份，分散剂80
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120份，杂化组分10
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30份，pH调节剂10
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40份。
[0007]进一步的，所述铝源包括十八水硫酸铝、九水硝酸铝、异丙醇铝中的至少一种。
[0008]进一步的，所述硅源包括九水硅酸钠、五水偏硅酸钠、甲基硅酸钠、硅烷偶联剂中的至少一种。
[0009]进一步的，所述杂化组分包括七水硫酸镁、硫酸锂、四水硫酸锆、九水硫酸铁中的
至少一种。
[0010]进一步的，所述pH调节剂包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。
[0011]进一步的，所述分散剂的制备原料按重量份计包括：30
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40份季戊四醇，35
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50份甲基丙烯酸，105
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200份不饱和羧酸及其衍生物和900
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2000份聚醚大单体。
[0012]本专利技术还提出了一种喷射混凝土用促凝早强剂的制备方法，该方法包括以下步骤：去离子水和分散剂混合，搅拌并升温至45
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55℃，加入杂化组分，搅拌至完全溶解，得到底液；向所述底液加入pH调节剂，将底液的pH调至7
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8；向底液中滴加铝源的水溶液和硅源的水溶液，滴加结束后保温搅拌，冷却至室温，得到所述喷射混凝土用促凝早强剂。
[0013]进一步的，所述分散剂的制备方法包括以下步骤:将季戊四醇和阻聚剂混合，加热至熔融后，加入甲基丙烯酸和催化剂，继续升温，通氮气吹扫，反应完成，得到酯化物；将所述酯化物、不饱和羧酸及其衍生物和水配置第一滴加料，将还原剂、链转移剂与水配置为第二滴加料；将聚醚大单体和水混合，控制温度为30～45℃，加入引发剂，搅拌，滴入第一滴加料和第二滴加料，反应结束后，继续搅拌，然后中和反应物至pH值为5～7。
[0014]进一步的，所述阻聚剂包括对苯二酚和吩噻嗪中的至少一种；和/或，所述引发剂为双氧水、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种；和/或，所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸和巯基乙醇中的至少一种；和/或，所述还原剂为维生素C、吊白块和亚硫酸氢钠中的至少一种。
[0015]进一步的，所述不饱和羧酸及其衍生物包括丙烯酸、马来酸酐、衣康酸中的至少一种；和/或，所述聚醚大单体包括异戊烯醇聚氧乙烯醚和异丁烯醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0016]本专利技术的喷射混凝土用促凝早强剂采用铝源、硅源、分散剂、杂化组分和pH调节剂制备出纳米级的硅铝酸盐，可作为促凝早强剂对水泥水化反应进行激发，加快C
‑
S
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H凝胶和水化硫铝酸钙生物生成，而成为水泥混凝土强度基础物质的一部分，明显提高喷射混凝土的早期强度。其中的分散剂呈星状结构，配合杂化组分可以使制备的纳米硅铝酸盐颗粒粒径小（＜100纳米）、粒径范围更窄，颗粒更均匀。pH调节剂可以调节制备过程中底液的pH，使底液弱碱性。本专利技术的所制得的喷射混凝土用促凝早强剂与速凝剂有良好的相容性，使用该产品后砂浆6小时强度提高至3MPa以上，后期强度不倒缩，且喷射混凝土回弹率可降低至10%以下，大大改善施工现场环境。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的喷射混凝土用促凝早强剂的硅铝酸盐的粒径检测图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
[0019]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。另外，除本实施例特别说明之外，本实施例中所涉及的各术语及工艺依照现有技术中的一般认知及常规方法进行理解即可。
[0020]一种喷射混凝土用促凝早强剂，喷射混凝土用促凝早强剂的制备原料按重量份计包括：铝源90
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130份，硅源70
‑
110份，分散剂80
‑
120份，杂化组分10
‑
30份，pH调节剂10
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40份。
[0021]本专利技术的喷射混凝土用促凝早强剂采用铝源、硅源、分散剂、杂化组分、pH调节剂和一定量的水制备出纳米级的硅铝酸盐，可作为促凝早强剂对水泥水化反应进行激发，加快C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述喷射混凝土用促凝早强剂的制备原料按重量份计包括：铝源90
‑
130份，硅源70
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110份，分散剂80
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120份，杂化组分10
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30份，pH调节剂10
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40份。2.根据权利要求1所述的喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述铝源包括十八水硫酸铝、九水硝酸铝、异丙醇铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述硅源包括九水硅酸钠、五水偏硅酸钠、甲基硅酸钠、硅烷偶联剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述杂化组分包括七水硫酸镁、硫酸锂、四水硫酸锆、九水硫酸铁中的至少一种。5.根据权利要求1所述的喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述pH调节剂包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。6.根据权利要求1
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5任一项所述的喷射混凝土用促凝早强剂，其特征在于：所述分散剂的制备原料按重量份计包括：30
‑
40份季戊四醇，35
‑
50份甲基丙烯酸，105
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200份不饱和羧酸及其衍生物和900
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2000份聚醚大单体。7.一种喷射混凝土用促凝早强剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：去离子水和分散剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茜茜，董树强，王龙飞，田宇，刘江涛，康静，王玉乾，刘旭飞，刘广宁，赵婷婷，
申请(专利权)人：四川砼道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：