一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法。


背景技术：

2.喷射混凝土相较于普通混凝土具有免于支模、成型迅速的优点，有效加快了工程进度，在隧道工程、基坑边坡防护、地下工程中获得了广泛应用。但喷射混凝土与普通混凝土一样易于开裂，存在韧性欠佳， 破坏呈脆性等问题，在一定程度上限制了喷射混凝土的发展。目前常用的速凝剂以有碱速凝剂为主，尤其是干喷工艺施工用的粉体速凝剂最为典型，绝大部分粉体速凝剂都含有强碱性物质，腐蚀性强，易对施工人员产生伤害，且易导致混凝土强度降低、表面开裂、剥落、甚至坍塌从而引发安全事故，且混凝土后期强度损失严重，严重影响喷射混凝土的长期耐久性。
3.目前隧道施工还存在着开挖面隧道水流大，喷射混凝土持续渗水，本发明研发了一种喷射混凝土可以成膜的速凝剂，提高混凝土的抗渗耐腐蚀性能，极大改善了喷射混凝的柔韧性，易开裂等缺点。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法，本速凝剂为无碱无氟无氯速凝剂，并且喷完后可以在混凝土内部形成有机高分子膜，防水耐腐蚀，解决了隧道初支混凝土喷射时候高雾气，隧道有水时候，混凝土回弹大，初支混凝土一直渗水等问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法，它包括以下重量百分含量的原料：低铁硫酸铝45%-55%，苯丙乳液15%-25%，乳化沥青3-7%，重钙1%，钠盐分散剂0.5%-1%。活性二氧化铝3-5%，有机醇胺3-5%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。
6.在本发明一个较佳实施例中，所述的低铁硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。
7.在本发明一个较佳实施例中，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。
8.在本发明一个较佳实施例中，所述的氢氧化铝为目数1500目的活性氢氧化铝。在本发明一个较佳实施例中，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。
9.在本发明一个较佳实施例中，所述的苯丙乳液含固量大于55%，玻璃化温度为-7℃。
10.在本发明一个较佳实施例中，所述的重钙吸油值小于22%，细度小于45um。
11.在本发明一个较佳实施例中，所述的钠盐分散剂含固量为44-46%。
12.在本发明一个较佳实施例中，所述的活性二氧化铝为有效成分大于90%。
13.在本发明一个较佳实施例中，所述的乳化沥青为固含量为50%，软化点为56℃。
14.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量配比称取各原料；（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂并开始加热；（3）当溶液加热至40℃-50℃时，加入氢氧化铝、无铁硫酸铝、活性二氧化氯，在40-50℃搅拌并保温45分钟；（4）保温结束后加入钠盐分散剂、重钙和苯丙乳液，25-60分钟分批加完，并保持体系温度在40℃左右，搅拌1小时；（5）加入乳化沥青后继续搅拌30分钟，直到乳液变为稳定的红褐色浊液；（6）最后加入有机醇胺，搅拌保温2-3小时。
15.本发明的有益效果是：本发明的喷射混凝土用无碱液体速凝剂具有水泥适应性广泛、性能稳定、储存稳定性好等特点，凝结时间、8小时强度、1d抗压强度、28d抗压强度比等指标都达到 或超过“q/cr-807 《隧道喷射混凝土用无碱速凝剂》”标准的要求，另外使用该速凝剂的喷射混凝土具备掺量低、回弹率低、粉尘污染小等特点，并且能在混凝土中形成有机高分子膜，防水耐腐蚀。
具体实施方式
16.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本发明喷射混凝土用无碱无氯无氟液体速凝剂，优化后的配方其组成质量比如下：低铁硫酸铝40%-50%，苯丙乳液15%-25%，乳化沥青5-10%，重钙1%，钠盐分散剂0.5%-1%。活性二氧化铝3-5%，有机醇胺3-5%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。
18.实施例1一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂，各原料的重量配比如下所示：低铁硫酸铝30%-40%，苯丙乳液15%-25%，乳化沥青5-10%，重钙1%，钠盐分散剂0.5%-1%。活性二氧化铝1-3%，有机醇胺3-5%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。
19.所述的低铁硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。
20.在本发明一个较佳实施例中，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。
21.在本发明一个较佳实施例中，所述的氢氧化铝为目数1500目的活性氢氧化铝。
在本发明一个较佳实施例中，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。
22.在本发明一个较佳实施例中，所述的苯丙乳液含固量大于55%，玻璃化温度为-7℃。
23.在本发明一个较佳实施例中，所述的重钙吸油值小于22%，细度小于45um。
24.在本发明一个较佳实施例中，所述的钠盐分散剂含固量为44-46%。
25.在本发明一个较佳实施例中，所述的活性二氧化铝为有效成分大于90%。
26.在本发明一个较佳实施例中，所述的乳化沥青为固含量为50%，软化点为56℃。
27.所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：（1）按照重量配比称取各原料；（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂并开始加热；（3）当溶液加热至40℃时，加入氢氧化铝、无铁硫酸铝、活性二氧化氯，在40℃搅拌并保温45分钟；（4）保温结束后加入钠盐分散剂、重钙和苯丙乳液，25-60分钟分批加完，并保持体系温度在45℃左右，搅拌1小时；（5）加入乳化沥青后继续搅拌30分钟，直到乳液变为稳定的红褐色浊液；（6）最后加入有机醇胺，搅拌保温2-3小时。
28.实施例2一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂，各原料的重量配比如下所示：低铁硫酸铝45%-55%，苯丙乳液15%-25%，乳化沥青5-10%，重钙1%，钠盐分散剂0.5%-1%。活性二氧化铝1-3%，有机醇胺5-10%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。
29.所述的低铁硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。
30.在本发明一个较佳实施例中，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。
31.在本发明一个较佳实施例中，所述的氢氧化铝为目数1500目的活性氢氧化铝。在本发明一个较佳实施例中，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。
32.在本发明一个较佳实施例中，所述的苯丙乳液含固量大于55%，玻璃化温度为-7℃。
33.在本发明一个较佳实施例中，所述的重钙吸油值小于22%，细度小于45um。
34.在本发明一个较佳实施例中，所述的钠盐分散剂含固量为44-46%。
35.在本发明一个较佳实施例中，所述的活性二氧化铝为有效成分大于90%。
36.在本发明一个较佳实施例中，所述的乳化沥青为固含量为50%，软化点为56℃。
37.所述的喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：（1）按照重量配比称取各原料；（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂并开始加热；（3）当溶液加热至40℃时，加入氢氧化铝、无铁硫酸铝、活性二氧化氯，在40℃搅拌
并保温45分钟；（4）保温结束后加入钠盐分散剂、重钙和苯丙乳液，25-60分钟分批加完，并保持体系温度在45℃左右，搅拌1小时；（5）加入乳化沥青后继续搅拌30分钟，直到乳液变为稳定的红褐色浊液；（6）最后加入有机醇胺，搅拌保温2小时。
38.实施例3低铁硫酸铝40%-50%，苯丙乳液15%-25%，乳化沥青3-7%，重钙1%，钠盐分散剂0.5%-1%。活性二氧化铝3-5%，有机醇胺1-3%，分散剂0-1%，防沉剂1-2%，其余为水。
39.在本发明一个较佳实施例中，所述的低铁硫酸铝含十八个结晶水的工业级硫酸铝，氧化铝的质量百分含量≥15.8%。
40.在本发明一个较佳实施例中，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺。
41.在本发明一个较佳实施例中，所述的氢氧化铝为目数1500目的活性氢氧化铝。在本发明一个较佳实施例中，所述的分散剂为聚羧酸分散剂。在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉剂为水合硅酸镁或聚丙烯酰胺。
42.在本发明一个较佳实施例中，所述的苯丙乳液含固量大于55%，玻璃化温度为-7℃。
43.在本发明一个较佳实施例中，所述的重钙吸油值小于22%，细度小于45um。
44.在本发明一个较佳实施例中，所述的钠盐分散剂含固量为44-46%。
45.在本发明一个较佳实施例中，所述的活性二氧化铝为有效成分大于90%。
46.在本发明一个较佳实施例中，所述的乳化沥青为固含量为50%，软化点为56℃。
47.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种喷射混凝土用可成膜的抗腐蚀无碱液体速凝剂及其制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量配比称取各原料；（2）先将水加入到反应装置，开动搅拌，依次加入分散剂、防沉剂并开始加热；（3）当溶液加热至40℃-50℃时，加入氢氧化铝、无铁硫酸铝、活性二氧化氯，在40-50℃搅拌并保温45分钟；（4）保温结束后加入钠盐分散剂、重钙和苯丙乳液，25-60分钟分批加完，并保持体系温度在40℃左右，搅拌1小时；（5）加入乳化沥青后继续搅拌30分钟，直到乳液变为稳定的红褐色浊液；（6）最后加入有机醇胺，搅拌保温2-3小时。
48.按照以上操作步骤及，参照q/cr-807 《隧道喷射混凝土用无碱速凝剂》相关技术要求（见表1），利用基准水泥、南方p
·
o42 .5水泥作为检测用水泥，得出各实施例凝结时间、8h胶砂抗压强度、1d胶砂抗压强度、28d胶砂抗压强度比数据如见表2所示，混凝土透水系数。
49.表一
表2实施例1-3中，由于水泥组分和适应性的差异，基准水泥7%掺量和南方p
·
o42 .5水泥8%的凝结时间结果达到了q/cr-807 《隧道喷射混凝土用无碱速凝剂》中一等品的标准，1d抗压强度普遍达到了13mp，28d抗压强度比≥95%，远远超过了标准中一等品≥75%的要求，基本无倒缩，甚至有的配方还有所增长。
50.实施例1-3中的样品在常温下静置6个月无分层、结晶现象，实施例1、2、3无任何沉淀。相比实施例1,2来说，实施例3降低醇胺用量，砂浆前期强度极大降低，相比实施例2,3来说，实施例1降低无铁硫酸铝用量，砂浆的凝结时间迅速增长。
51.本发明的喷射混凝土用无碱液体速凝剂具有水泥适应性广泛、性能稳定、储存稳定性好等特点，凝结时间、8h抗压强度、1d抗压强度、28d抗压强度比等指标都达到或超过“q/cr-807 《隧道喷射混凝土用无碱速凝剂》”标准的要求，另外使用该速凝剂的喷射混凝土具备掺量低、回弹率低、粉尘污染小，并且能在混凝土中形成有机高分子膜，防水耐腐蚀等特点。
52.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。