[发明专利]可喷涂型水硬性粘合剂组合物及使用方法

说明书

本发明涉及一种可喷涂型水硬性粘合剂组合物的制备方法、该可喷涂型水硬性粘合剂组合物以及该组合物的使用方法。

背景技术

将水泥组合物(例如混凝土)通过喷嘴喷涂而施用至基底上是一种广为接受的技术，并且广泛用于诸如隧道衬砌的应用中。要求这类组合物能够容易地输送(通常通过泵送)至喷嘴。这可通过在混合阶段向待泵送并喷涂的水泥组合物中加入一种可赋予所述混合物改进的流动性的掺加剂而实现。存在相当多种在本领域中已知并使用的这类掺加剂，例如，磺酸酯三聚氰胺甲醛缩合物、磺酸酯萘甲醛缩合物或丙烯酸聚合物系列。

喷涂混凝土或“喷射混凝土(shotcrete)”主要用于地下建造。其施用过程为将砂浆或混凝土输送至喷嘴——其中加入一种促凝掺加剂和空气——以及将其高速地气动喷射至基底上。实际上，需要快凝和早硬性以使得混凝土粘附到墙壁上而不坠落，并因此确保更早的进入以及进一步的挖掘，保证安全和有效的建造。为此，将确保机械特性快速形成的促进剂加入喷涂混凝土或喷涂砂浆中。

已知促凝剂在最初阶段影响熔块相(例如C3A和C3S)的水合过程、硫酸盐载体的消耗和孔隙溶液的化学组成。加入促凝剂导致的更快凝固是因为水合产物(如钙矶石)的大量形成，某些情况下导致形成较差的早硬性，其在文献中与较慢的硅酸钙水合物(C-S-H)形成有关。

通过添加(1)一种由硅酸钙水合物组成的促硬剂和(2)一种促凝剂，硅酸钙水合物(C-S-H)的沉淀可显著地加速，使其机械性能更快地形成。

液体促进剂的制备方法记载于EP 08170692.1，其中该液体促进剂含有硫酸铝和/或羟基硫酸铝。EP 1878713描述了一种促进掺加剂，其基于25至40重量％的硫酸铝、至少一种其他的铝化合物(使得在分散体中铝与硫酸盐的摩尔比为1.35至0.70)以及一种包含硅酸镁的无机稳定剂。一种通过喷涂水泥组合物而将一层该水泥组合物施用至基底的方法记载于EP 0812812。用于EP 1964825的水硬性粘合剂的促进掺加剂和促硬剂包含硫酸盐、铝、有机酸和/或无机酸和硅酸。WO 2005/075381描述了用于水硬性粘合剂的水基促进掺加剂和促硬剂，包含硫酸盐、铝和有机酸，其中铝与有机酸的摩尔比小于0.65。

用于喷射混凝土和其他含水泥的材料的常规促凝剂的特征在于其或导致快凝和相对较低的早硬性，或导致慢凝和相对较高的早硬性。此外，有关混凝土中促凝剂性能的结果通常根据水泥种类、混凝土混合方案以及温度而改变。即使在施用前将所有这些因素都考虑在内，仍难以实现很高的早硬性形成，而后者正是目前数量不断增加的使用已知促凝剂的隧道工程所要求的。因此，对于更有效且高强度的促进掺加剂的需求非常高，这种掺加剂在全世界范围内适用于多种水泥并且适合各种规格。

此外，用于包含水硬性粘合剂的建筑材料混合物的掺加剂通常还含有增加所述水硬性粘合剂的早硬性形成速率的促硬剂。

根据WO 02/070425，硅酸钙水合物本身可用作促硬剂。然而，市售可得的硅酸钙水合物及其分散体只可被看作是几乎没有效果的促硬剂。

本发明的目的是提供一种可喷涂型水硬性粘合剂组合物，其作为例如喷涂混凝土或喷涂砂浆用于使用混凝土或砂浆对基底(特别是隧道表面、矿井表面、建筑沟渠和竖井)进行涂覆。

出人意料地，已发现一种新的化学体系以在水硬性粘合剂组合物、特别是喷涂混凝土或喷涂砂浆中促进凝固和早硬性的形成。

发明内容

已知的促凝掺加剂的缺点是，在含有水硬性粘合剂的组合物(例如喷涂混凝土)中所提供的快凝通常导致较慢的早硬性的形成。

本发明的一个目的是提供一种含有水、集料、水硬性粘合剂和一种促凝剂作为主要组分的可喷涂型水硬性粘合剂组合物的制备方法，其特征在于在喷嘴之前和/或在喷嘴处添加一种含有硅酸钙水合物(C-S-H)的组分。

出人意料地，已发现硅酸钙水合物改善了促凝剂在水硬性粘合剂组合物中的性能并因此产生更高的水硬性粘合剂硬化度。

因此本发明提供了一种新的化学体系以在水硬性粘合剂组合物、特别是在喷涂混凝土中促进凝固和早硬性的形成。目前已发现一种特定的化学体系可通过(1)一种硬化掺加剂和(2)一种促凝剂的组合而制备。所述(1)硬化掺加剂含有硅酸钙水合物。所述(2)促凝剂由任意种类的基于例如硫酸铝或硅酸钠的用于喷涂混凝土的无碱或含碱促凝剂组成。所述促硬剂也可在喷嘴处与所述促凝剂同时加入。