一种用于喷射混凝土的液体速凝剂、其制备方法和用途技术

本申请涉及一种用于喷射混凝土的低回弹低碱液体速凝剂、其的制备方法和用途，属于矿山和隧道施工技术领域。所述液体速凝剂包括以下组分：硫酸铝35～45质量份，三乙醇胺4～8质量份，氟化钠3～9质量份，调节组分1～3质量份，回弹抑制组分6～12质量份，水35～55质量份。本申请的速凝剂可以有效解决目前喷射混凝土普遍存在的回弹率大、强度低、耐久性能差等问题，使喷射混凝土具有高工作性（低回弹率和低粉尘）、高耐久性（高强度、高抗渗、高耐腐蚀）等特点，改善喷射混凝土的施工生产环境状况，提高喷射混凝土结构的长期安全使用性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于矿山和隧道施工
，涉及一种用于湿法喷射混凝土的液体速凝剂，尤其涉及一种应用于矿山和隧道湿法喷射混凝土的低回弹低碱液体速凝剂，以及其的制备方法和用途。
技术介绍
喷射混凝土是利用压缩空气将混凝土拌合物高速喷射到工作面并密实成型的混凝土。在矿山隧道、岩石边坡、建筑基坑、建筑结构加固等工程中得到较为广泛的应用。与普通混凝土相比，喷射混凝土具有施工速度快、工艺简单、早期强度高、成本较低等优点；尤其是施工作业方式灵活，可在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位制作薄壁或复杂造型的结构；施工占地面积小、机动灵活，在不规则构件以及不便使用模板的工程中，其优越性尤为明显。日本主要致力于低碱速凝剂的研究，一般是在碱金属碳酸盐、铝酸盐的基础上再添加一些其它无碱成分。如Nitto化学工业有限公司采用碱金属碳酸盐或硫酸盐再引入一种水溶性碳酸镁或铝盐来合成速凝剂。Hirose研制的一种速凝剂，其成分是铝酸钙70%、铝酸钠25%和碳酸钠5%。在速凝剂效果检测试验中，当其掺量为7%时，水泥净浆在40秒内初凝，4分钟内终凝，I天抗压强度是16MPa。前苏联曾用NaF作速凝剂，当NaF的掺量为1%~3%时，能加速水泥净浆和砂浆的结构形成及凝结，并随着C3A和C3S含量的增高，速凝效果愈好。美国和欧洲各国使用铝盐和钙盐代替碱金属盐来研制并生产无碱速凝剂，如早期使用的CaCl2就是其中的一例。因为氯离子的引入会引起混凝土中钢筋的锈蚀，所以CaCl2已不再用于速凝剂。Harald利用一种改性硝酸|丐作速凝剂,成分是xNH4N03yCa (NO3) 2zH20o Burge等利用铝酸钙、 碱性铝盐、硫铝酸钙和水溶性多价硫酸盐来合成速凝剂。我国也已经开发研制出多种无碱、低碱速凝剂，其主要成分为CaO，SiO2,Al2(SO4)3,Al2O3和Ca(0H)2。如冶金建筑研究院研制的8604低碱速凝剂，pH值约为7，无毒无腐蚀性。添加了该速凝剂的水泥净浆具有很好的粘聚性，能显著降低回弹量、抑制粉尘及增大一次喷射厚度。当掺入4%~6%左右的速凝剂时，水泥净浆在2分钟左右初凝，混凝土的28天强度保留率大于90%。但这种速凝剂也有不足之处，其混凝土 I天抗压强度只有6MPa左右，早期强度较低。类似的速凝剂还有煤炭科学研究总院的北京建井所开发研制的MJ-2000无碱速凝剂和长沙矿山研究院开发研制的AC型速凝剂。另外，闵盘荣等曾使用一定比例的铝质和钙质为原料，经加热处理后磨细成粉并添加适量的外加剂，配制合成一种水泥矿物型速凝剂。当其掺量为4%~6%时，水泥净浆在5分钟内初凝，10分钟内终凝。徐永东和潘志华等曾使用矾土、石灰石、助熔剂CaF2和一些化学试剂来合成水泥矿物型无碱速凝剂。该速凝剂主要成分是C11A7.CaF2和C12A7,当掺入量为8%时，水泥净浆在2分钟内初凝；若与少量石灰复合添加，速凝效果会更佳。但此类速凝剂均为粉状，不能充分均匀地分散在混凝土中，又需要高温煅烧，因此热耗较大、成本高，且掺量较大。目前国内使用的速凝剂，大部分是以铝酸盐、碳酸盐或者硅酸盐为主要成分，再与其它无机盐类复合而成的粉状速凝剂。这些速凝剂碱性大、回弹率高、易造成混凝土的“闪凝”，影响水泥石的水化结构，降低混凝土后期强度。目前喷射混凝土主要存在以下缺陷:⑴粉尘大，污染环境。粉状速凝剂配用干喷施工法，扬尘大，污染严重。目前在我国仍以粉状碱性速凝剂为主导产品，而国外无碱液态速凝剂迅速发展起来。(2)混凝土的后期强度低。使用速凝剂虽然达到了速凝目的，但降低了混凝土的后期强度，其28天抗压强度一般比不掺者低20%~40%。(3)喷射混凝土的耐久性差。目前国内应用的速凝剂大多由碱金属盐组成，掺入水泥后引入了大量的碱，从而增加了混凝土后期碱骨料反应的可能性。使混凝土的后期稳定性变差，严重的甚至使混凝土开裂，引发安全事故。(4)喷射混凝土的粘聚性差。喷射混凝土本身的粘聚性差会影响到施工效果，而且增加喷射混凝土的回弹量，使成本提高。(5)腐蚀性强。目前国内常用的速凝剂多由强碱物质制成，具有极强的腐蚀性，对生产人员和施工人员有严重危害。
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此，出于速凝剂对喷射混凝土的力学性能、施工性能和施工方法等方面影响的考虑，本申请开发了一种用于喷射混凝土的低回弹低碱液体速凝剂，用以解决现有技术中喷射混凝土施工过程中的粉尘量大、回弹率高、腐蚀性强以及喷射混凝土硬化后的后期强度倒缩、耐久性不足等问题。 用于解决问题的方案本申请提供一种用于喷射混凝土的液体速凝剂，其特征在于包括以下组分:硫酸铝35~45质量份，三乙醇胺4~8质量份，氟化钠3~9质量份，调节组分I~3质量份，回弹抑制组分6~12质量份，水35~55质量份。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于所述的硫酸铝为工业级硫酸铝，该工业级硫酸招按Al2O3计的含量大于15质量％。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于所述的三乙醇胺为工业级，纯度大于85%。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于所述的氟化钠为工业级，该工业级氟化钠中的氟化钠含量大于98质量％。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于所述的调节组分为硫酸，或盐酸，或磷酸中的一种或多种。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于所述的回弹抑制组分为无机组分和有机组分组合而成；所述无机组分为纳米二氧化硅，其粒径小于50nm，比表面积大于160m2/g，二氧化硅含量大于98质量％ ;所述有机组分为羟丙基甲基纤维素，其按照DB13/T1219-2010测量的粘度为80000-120000mPa.s，纯度为工业级。根据本申请所述的液体速凝剂，其特征在于羟丙基甲基纤维素:纳米二氧化硅的质量比为I~20:100，优选8~12:100。本申请还提供一种根据本申请所述的液体速凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤:a.根据所述液体速凝剂的组分含量，准确称取各组分；b.将称取好的氟化钠溶于水，待溶解完全后加入三乙醇胺，搅拌均匀；c.将溶液加热至60°C~80°C后，边搅拌边加入硫酸铝，搅拌至溶解完全后加入调节组分，调节溶液的pH值为2~3 ;d.将溶液冷却至室温，在搅拌下加入回弹抑制组分。根据本申请所述的制备方法，其特征在于在加入回弹抑制组分过程中，搅拌机的转速为900-1500r/分钟，叶片的线速度控制在10_20m/s的范围内。本申请进一步提供根据本申请所述的液体速凝剂用于喷射混凝土的用途。专利技术的效果 1、本申请的速凝剂可在较低的用量下(水泥质量的5~8质量％)即能够使水泥在4分钟之内初凝，在10分钟之内终凝；2、本申请能够使水泥砂浆的I天强度在8MPa以上，28天强度保存率大于100% ；3、本申请能够显著降低喷射混凝土施工过程中的粉尘浓度，避免了传统速凝剂喷射过程中粉尘对施工人员呼吸系统的危害。同时，本申请的速凝剂的碱含量低，对人体不会产生腐蚀性危害；4、本申请能够显著提高一次喷射厚度，降低喷射混凝土施工过程中的回弹率，节约材料用量；5、本申请的速凝剂中无氯、低碱，后期强度保证率高，可显著改善喷射混凝土的长期耐久性；6、本申请的制备方法简单，只需加热搅拌即可，适合工业化生产。【具体实施方式】[0031 ] 本申请提供一种用于喷射混凝土的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于喷射混凝土的液体速凝剂，其特征在于包括以下组分：硫酸铝35～45质量份，三乙醇胺4～8质量份，氟化钠3～9质量份，调节组分1～3质量份，回弹抑制组分6～12质量份，水35～55质量份。

【技术特征摘要】
1.一种用于喷射混凝土的液体速凝剂，其特征在于包括以下组分:硫酸铝35~45质量份,三乙醇胺4~8质量份,氟化钠3~9质量份,调节组分I~3质量份，回弹抑制组分6~12质量份，水35~55质量份。2.根据权利要求1所述的液体速凝剂，其特征在于所述的硫酸铝为工业级硫酸铝，该工业级硫酸招按Al2O3计的含量大于15质量％。3.根据权利要求1或2所述的液体速凝剂，其特征在于所述的三乙醇胺为工业级，纯度大于85%。4.根据权利要求1-3任一项所述的液体速凝剂，其特征在于所述的氟化钠为工业级，该工业级氟化钠中的氟化钠含量大于98质量％。5.根据权利要求1-4任一项所述的液体速凝剂，其特征在于所述的调节组分为硫酸，或盐酸，或磷酸中的一种或多种。6.根据权利要求1-5任一项所述的液体速凝剂，其特征在于所述的回弹抑制组分为无机组分和有机组分组合而成；所述无机组分为纳米二氧化硅，其粒径小于50nm，比表面积大于160m2/g，二氧化硅含量大于98质量％ ;...

【专利技术属性】
技术研发人员：王稷良，宋敬亮，杨志峰，刘康，王大鹏，柯国炬，彭鹏，孙洪峰，谢晋德，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，中路高科北京公路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：