【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于交通工程中的喷射混凝土用新材料，特别涉及一种无碱粉末状速凝材料。
技术介绍
1、喷射混凝土作为隧道复合式衬砌结构中的重要组成部分，不仅需要承担施工阶段的全部荷载，还需承受运营阶段的主要荷载。目前交通工程逐步淘汰有碱速凝剂，液体速凝剂逐步向无碱方向发展。相较于液体有碱速凝剂，液体无碱速凝剂的成本大幅增加，原因在于液体无碱速凝剂必须添加稳定组分（约占生产成本的30%左右）才能确保其稳定性满足要求。同时，为降低速凝剂的黏稠度，保证蠕动泵抽取效果，液体速凝剂的固含量一般在35%~45%，推荐掺量7%~9%。这便意味着除有效速凝组分外，液体速凝剂中引入的水量约占混凝土胶凝材料总量的3.85%~5.85%，相当于提高喷射混凝土水胶比0.04~0.06，这将严重影响喷射混凝土的凝结时间、强度发展以及耐久性能。在高寒低温条件下，绝大多数液体速凝剂还将出现离析分层和结晶析出等问题，严重影响其使用效果；在破碎围岩隧道富水地段，液体无碱速凝剂的凝结时间根本无法满足现场需求。
2、现有技术中，中国专利cn 110204238b公开了一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备方法，其使用方式是将粉状无碱速凝剂与水按照质量比1:0.8~1:1.5配制成无碱液体速凝剂使用，没有克服液体速凝剂额外引入水量对喷射混凝土凝结时间、强度发展以及耐久性能的不利影响。中国专利cn102964076b公开了一种无碱无氯增强型粉状速凝剂，原料包括石膏、粉体硫酸铝和硫铝酸盐水泥，该速凝剂使用掺量需占水泥质量的10%以上，技术经济性欠佳，仅介绍了该速凝剂的净浆凝
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决隧道低温、大变形、富水地段喷射混凝土凝结速度慢、早期强度发展缓慢、带水作业困难、施工回弹率高等不足而提出的一种无碱粉末状速凝材料。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、通过改进速凝材料的凝结硬化机制，改变速凝材料中的主要活性组分类型克服传统粉状速凝材料的凝结效果受外界环境温度、水分影响较大的问题，即本专利技术所述一种无碱粉末状速凝材料包括闪凝组分、调凝组分、干燥组分、增强组分、助磨组分和增稠组分。其中闪凝组分主要是具有一定细度的无定形态的3cao·al2o3、12cao·7al2o3、cao·al2o3、cao·2al2o3、cao·6al2o3和α-al2o3，其具有自水硬性，因而受外界温度和水分的影响较小，其与混凝土中的水接触后便可发生水化反应，进而带动硅酸盐水泥的水化反应进程，从而达到闪凝的技术效果。调凝组分主要是使得无碱粉末状速凝材料的凝结速度快慢可控，干燥组分主要是保证闪凝组分在贮存过程中不会受环境中水分的影响而出现吸潮团聚现象，增强组分主要是保证无碱速凝材料能够在自水化反应结束后提供足够的铝相材料促进硅酸盐水泥的水化，助磨组分主要是降低无碱粉末状速凝材料达到规定细度的粉磨能耗和时间，增稠组分主要是为了增加无碱粉末状速凝材料与混凝土接触反应后喷射料的整体黏聚程度，从而降低回弹率。
4、具体而言，一种无碱粉末状速凝材料具体包括如下组分：闪凝组分45~55：调凝组分3~10：干燥组分5~15：增强组分25~35：助磨组分3~10：增稠组分2~8。
5、进一步为，本专利技术中的闪凝组分为具有一定细度的无定形态的3cao·al2o3、12cao·7al2o3、cao·al2o3、cao·2al2o3、cao·6al2o3和α-al2o3中的一种或几种，其制备方法为：
6、步骤1：原矿精选与配料，原矿包括铝矾土、高钙石灰石、刚玉，按预先选定的比例进行原矿配料；
7、步骤2：电炉冶炼，将配料好的原矿投入电炉中进行冶炼，冶炼温度控制在1350℃~1550℃，冶炼时间不少于200min；
8、步骤3：快速冷却，冶炼结束后按照60℃/h~80℃/h的降温速率进行快速冷却，冷却至25℃左右；
9、步骤4：磨细成粉，将冷却物投入球磨机中进行磨细加工，调整钢球和钢段的比例，控制磨细粉的细度不低于300目；
10、进一步为，本专利技术中的调凝组分为二水石膏、无水石膏、半水石膏、硼砂、酒石酸中的一种或其任意比例混合物，其中二水石膏的占比不低于40%；
11、进一步为，本专利技术中的干燥组分为纳米二氧化硅、磨细矿渣粉、超细粉煤灰、石灰石粉、改性偏高岭土、沸石粉中的一种或其任意比例混合物，其中纳米二氧化硅的占比不低于50%；
12、进一步为，本专利技术中的增强组分为硫酸铝、硫酸镁、硅酸锂、氢氧化钙、氟硅酸镁中的一种或其任意比例混合物，其中硫酸铝的占比不低于65%；
13、进一步为，本专利技术中的助磨组分为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、硫氰酸镁、二氧化锆中的一种或其任意比例混合物，其中二乙醇单异丙醇胺的占比不低于45%；
14、进一步为，本专利技术中的增稠组分为纤维素醚、聚丙烯酰胺、丙烯酸胶粉、聚乙烯醇、膨润土中的一种或其任意比例混合物，其中纤维素醚的占比不低于30%。
15、进一步为，上述铝矾土为w（al2o3/sio2）≥15%的特级或i级铝矾土熟料，高钙石灰石中的caco3含量不低于85%。
16、进一步为，上述纳米二氧化硅优选亲水性气相，且比表面积不低于20000m2/kg的材料。
17、进一步为，上述硫酸铝优选细度在100目~200目，且水分含量不超过10%的材料。
18、进一步为，上述纤维素醚优选羟丙基甲基纤维素，且分子量不小于50000的材料。
19、进一步为，本专利技术所述无碱粉末状速凝材料与喷射混凝土中水泥的质量比为2~5：95~98。
20、本专利技术所述一种无碱粉末状速凝材料的使用能够有效缩短喷射混凝土的凝结时间、提高早期强度、解决直径不超过4cm的股状水工况下喷射混凝土带水作业困难、回弹率高的问题。具体而言，该无碱粉末状速凝剂与水泥之间的相容性具有普适性，按照《喷射混凝土用速凝剂》gb/t 35159中的相关试验方法，净本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，该速凝材料包括闪凝组分、调凝组分、干燥组分、增强组分、助磨组分和增稠组分，其质量比为闪凝组分45~55：调凝组分3~10：干燥组分5~15：增强组分25~35：助磨组分3~10：增稠组分2~8；
2.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述铝矾土为W（Al2O3/SiO2）≥15%的特级或I级铝矾土熟料，高钙石灰石中的CaCO3含量不低于85%。
3.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅优选亲水性气相，且比表面积不低于20000m2/kg的材料。
4.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述硫酸铝优选细度在100目~200目，且水分含量不超过10%的材料。
5.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述纤维素醚优选羟丙基甲基纤维素，且分子量不小于50000的材料。
6.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述无碱粉末状速凝材料与喷射混凝土中水泥的质量比为2~5：95~9
...【技术特征摘要】
1.一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，该速凝材料包括闪凝组分、调凝组分、干燥组分、增强组分、助磨组分和增稠组分，其质量比为闪凝组分45~55：调凝组分3~10：干燥组分5~15：增强组分25~35：助磨组分3~10：增稠组分2~8；
2.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述铝矾土为w（al2o3/sio2）≥15%的特级或i级铝矾土熟料，高钙石灰石中的caco3含量不低于85%。
3.根据权利要求1所述的一种无碱粉末状速凝材料，其特征在于，所述纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：李康，李书明，谭盐宾，谢永江，郑新国，翁智财，刘竞，蒋睿，王月华，胡建伟，张驰，何龙，郁培云，程冠之，王希，关文勋，黄法礼，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。