一种无氯型高强高性能喷射混凝土速凝剂 【技术领域】
本发明属建筑材料技术领域， 具体涉及一种无氯型高强高性能喷射混凝土速凝剂。 背景技术
喷射混凝土是借助喷射机械， 利用压缩空气或其它动力， 将按一定比例的混凝土 拌合料添加速凝剂后， 通过管道输送并以高速喷射到受喷的岩面、 构筑物及建筑物上， 并迅 速凝结硬化的一种混凝土。 能有效防止隧道或地下室、 边坡、 建筑基坑发生崩塌、 滑坡， 起到 临时支护或永久支护的作用， 也可对已有的建筑物、 构筑物起到加固的作用。因此， 喷射混 凝土必须在要求的时间内达到初终凝， 并达到规定的强度。要达到上述要求就必须向混凝 土中加入速凝剂。
速凝剂是一种使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂， 是喷射混凝土施工的必备材 料。 速凝剂的速凝原因主要在于 ： 其一是能消除水泥中石膏的缓凝作用， 这是因为速凝剂中 的碳酸钠能与水泥中所含石膏发生化学反应， 生成硫酸钠及碳酸钙， 从而使石膏丧失缓凝 作用 ； 其二是速凝剂中的铝氧挠结块和生石灰的作用， 使水溶液中铝离子浓度增加， 大量生 成水化铝酸三钙 (C3AH6) 一类的化合物， 导致水泥浆迅速凝固。
早期的速凝剂是粉状材料， 内含会引起混凝土中钢筋锈蚀的高氯成分， 经历了粉 状向液体发展的历程。速凝剂由固体粉状向液体发展的主要原因在于， 一是粉状速凝剂回 弹率大， 喷射混凝土损失严重。 因此国际上盛行质量稳定、 扬尘少、 回弹损失低、 喷射作业综 合经济效益高的湿喷施工方法 ； 二是粉状速凝剂计量准确性和混合的均匀性难以控制和保 障。因此液态速凝剂在国外的应用已相当广泛， 且在喷射混凝土施工中所占的比重越来越 大。如意大利占 90％， 瑞典占 80％， 日本占 80％， 瑞士占 65％， 英国占 60％， 法国占 60％。 我国液态速凝剂的发展远远落后于国外。市场销售速凝剂大多数是粉状速凝剂， 施工中普 遍存在粉状速凝剂添加不均匀和粉尘较大的问题。
目前使用的速凝剂大都加入氯化钙， 所以有相当一部分的氯离子会被带入到混凝 土内部中去。 众所周知， 氯离子对混凝土内部的钢筋有加速的锈蚀作用， 从而对混凝土的内 部结构产生灾难性的破坏。
作为喷射混凝土的组成材料之一的速凝剂， 其性能直接影响着喷射混凝土的质 量， 因此， 国内外关于喷射混凝土外加剂的研究都把速凝剂放在非常重要的位置。
由于以上原因， 现在的速凝剂新品种开发研究工作重点不仅要缩短凝结时间， 增 进早期强度发展， 而且提高混凝土的粘聚性， 使喷射施工不容易出现反弹下落现象造成浪 费， 更重要的一点是尽可能的降低氯离子的含量。 发明内容
本发明的目的在于消除氯离子对混凝土内部钢筋的锈蚀作用， 提高混凝土的强 度， 缩短凝结时间， 其技术方案如下 ：本发明提出的一种无氯型高强高性能喷射混凝土速凝剂， 由铝酸盐、 碳酸盐、 碱金 属氢氧化物、 链烷醇胺、 纤维素和水组成， 各组分的重量百分比为 ：
铝酸盐 ： 5％ -15％，
碳酸盐 ： 2％ -15％，
碱金属氢氧化物 ： 2％ -10％，
链烷醇胺 ： 0.5％ -5％，
纤维素 ： 0％ -0.01％，
水： 55％ -80％。
其中所述的铝酸盐为主要速凝成分， 通过水泥颗粒表面的电位， 影响石膏的缓凝 效果， 从而显著缩短水泥的凝结时间， 特别是水泥的初凝时间， 其优选方式为铝酸钠或铝酸 钾。
所述的碳酸盐的功能在于与水泥中的石膏发生反应， 消耗掉石膏的含量， 减小石 膏的缓凝作用， 从而使水泥达到速凝的效果。 所述的碳酸盐可以为碳酸钠、 碳酸钾中的任意 一种或两种。
所述的碱金属氢氧化物的功能在于与水泥中的石膏之间反应生成氢氧化钙， 使溶 液中的硫酸钙容度显著降低， 石膏的缓凝作用消失。所述的碱金属氢氧化物可以为氢氧化 钠、 氢氧化钾或氢氧化锂等。 所述的链烷醇胺的功能在于协同铝酸盐、 碳酸盐以及碱金属氢氧化物在一定程度 上缩短水泥的凝结时间并大幅度的提高混凝土早期强度。所述的链烷醇胺可以为三乙醇 胺、 二乙醇胺、 乙醇胺及它们的衍生物。
所述的纤维素起絮凝效果， 加入到混凝土或水泥浆中， 可以增加粘聚性， 在混凝土 喷射过程中不致下落， 降低反弹率， 提高工效， 减少浪费， 其优选方式为甲基纤维素或羟丙 基甲基纤维素。
本发明的制备方法是 ： 按上述各重量比例称量各组分， 先用温水将铝酸盐溶解， 然 后再以此把碳酸盐、 碱金属氢氧化物、 链烷醇胺、 纤维素以及剩余的水加入搅拌机中混合搅 拌、 溶解。搅拌时间为 0.5-1.5 小时， 得到所发明产品。
本发明为无色透明液体， 浓度为 25％ -35％， 能使混凝土在短时间内急速凝结和 较快建立强度， 适合喷射施工工艺和修补、 止水堵漏等特殊工程， 且这种速凝剂的加入使得 混凝土早期的强度增加较高。使用时， 其在混凝土中的适宜掺量为水泥重量的 2％ -9％， 具 体掺量根据混凝土凝结时间的实际要求， 通过试验确定。
本发明可按上述方式直接大生产， 对混凝土内部的钢筋无锈蚀作用， 广泛适用于 隧道、 涵洞、 桥梁、 支护和抢修等工程。
具体实施方式
实例 1
高强高性能无氯液体速凝剂按铝酸钠 10.0％ ( 重量百分比， 以下同 )、 氢氧化钾 7.0％、 碳酸钾 12.0％、 三乙醇胺 2.5％、 羟丙基甲基纤维素 0.001％、 水 68.499％配制而成。 掺加水泥重量的 6.5％的该速凝剂， 可使水灰比为 0.4 的水泥净浆的初凝时间为 3min， 终凝 时间为 7min， 可使 1 ∶ 2.5 水泥砂浆一天的抗压强度达到 16.5MPa， 28 天的抗压强度比超过80％。 实例 2
高强高性能无氯液体速凝剂按铝酸钠 10.0％ ( 重量百分比， 以下同 )、 氢氧化钠 5.0％、 碳酸钾 8.0％、 三乙醇胺 4.0％、 羟丙基甲基纤维素 0.002％、 水 72.998％配制而成。 掺加水泥重量的 7.5％的该速凝剂， 可使水灰比为 0.4 的水泥净浆的初凝时间为 2min， 终凝 时间为 5min， 可使 1 ∶ 2.5 水泥砂浆一天的抗压强度达到 15.3MPa， 28 天的抗压强度比超过 80％。
实例 3
高强高性能无氯液体速凝剂按铝酸钠 10.0 ％ ( 重量百分比， 以下同 )、 氢氧化 钠 5.0 ％、 碳酸钾 5.0 ％、 碳酸钠 2.0 ％、 三乙醇胺 4.0 ％、 羟丙基甲基纤维素 0.002 ％、 水 73.998％配制而成。 掺加水泥重量的 7.0％的该速凝剂， 可使水灰比为 0.4 的水泥净浆的初 凝时间为 3min， 终凝时间为 6min， 可使 1 ∶ 2.5 水泥砂浆一天的抗压强度达到 15.7MPa， 28 天的抗压强度比超过 80％。
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