[发明专利]用于喷射混凝土的水泥水合物产品

说明书

说明

本发明涉及可喷射的无机粘合剂组合物的制备方法、可喷射的无机粘合剂组合物以及该组合物的使用方法。

发明背景

通过喷嘴喷射将胶结性组合物例如混凝土施用至基材是公知技术，并且其广泛地用在如地面支撑物和隧道衬砌的应用中。所述组合物需要能够被容易地输送（通常通过泵送）至喷嘴。这可通过在混合阶段向待泵送并喷射的胶结性组合物中添加掺和剂来实现，所述掺和剂赋予了胶结性组合物改善的流动性。本领域已知并应用了相当多种类的此类掺和剂，例如磺化的三聚氰胺甲醛缩合物、磺化的萘甲醛缩合物或丙烯酸聚合物类。

喷射混凝土或“喷浆混凝土（shotcrete）”主要用于地下建筑。它的施用在于将砂浆或混凝土输送至喷嘴，在那里加入促凝剂和空气，并且以高速气动地喷射至基材上。事实上，需要快速凝固以及早期强度发展以使混凝土粘附在墙上而不会脱落，并因此确保更早地进入（entrance）和进一步地挖掘，从而保证安全性以及高效地施工。基于上述原因，将确保机械性能快速发展的促凝剂添加至喷射混凝土或喷射砂浆中。

已知促凝剂在刚开始的阶段影响熟料相（clinker phase）例如C3A和C3S的水化过程、混凝土孔隙溶液的硫酸盐载体和化学组分的消耗。

EP08170692.1描述了一种液体促凝剂的制备方法，其中所述液体促凝剂含有硫酸铝和/或羟基硫酸铝。EP1878713描述了以下的促凝掺和剂：其基于25至40重量%的硫酸铝、至少一种其他铝化合物以及包含硅酸镁的无机稳定剂，以使分散体中的铝相对硫酸根的摩尔比为1.35至0.70。EP0812812中记载了一种通过喷射胶结性组合物将胶结性组合物层施用至基材的方法。根据EP1964825，用于无机粘合剂的促凝掺和剂和固化促进剂（hardening accelerator）包含硫酸盐、铝、有机酸和/或无机酸和硅酸。WO2005/075381描述了一种用于无机粘合剂的水基促凝掺和剂和固化促进剂，其包含硫酸盐、铝和有机酸，其中铝相对有机酸的摩尔比小于0.65。

用于喷射混凝土（喷浆混凝土）及其他含水泥的材料的常规促凝剂的特征在于，它们或导致快速凝结和相对低的早期强度或引起缓慢凝结连同相对高的早期强度。

此外，用于包含无机粘合剂的建筑材料混合物的掺和剂也通常含有固化促进剂，其提高了无机粘合剂的早期强度发展的速率。

根据WO02/070425，硅酸钙水合物可用作此类固化促进剂。然而，市售可得的硅酸钙水合物及其分散体仅可被认为具有很小作用的固化促进剂。

本发明的目的是提供作为例如用于基材涂层的喷射混凝土或喷射砂浆的可喷射的无机粘合剂组合物，其含有混凝土或砂浆，所述基材特别为隧道表面、矿井表面、施工坑道和竖井。

出人意料地，已发现用来在无机粘合剂组合物中特别是喷射混凝土或喷射砂浆中加速凝固和早期强度发展的新的化学体系。

具体实施方式

已知的促凝掺和剂的缺点在于所提供的快速凝结经常导致含有组合物例如喷射砂浆的无机粘合剂中的早期强度发展缓慢。

本发明的一个目的是提供一种可喷射的无机粘合剂组合物的制备方法，其中含有水、骨料、无机粘合剂和促凝剂作为主要成分，其特征在于，含有水泥水合物产品的组分在喷嘴前和/或喷嘴处加入。

出人意料地，已发现水泥水合物产品改善了无机粘合剂组合物中促凝剂的性能并由此产生无机粘合剂的更高硬化程度。

因此，本发明提供一种用以在无机粘合剂组合物特别是喷射混凝土中加速凝固和早期强度发展的新的化学体系。现已发现特定的化学体系可由以下物质的组合来制备：(1)固化掺和剂和(2)促凝剂。所述(1)固化掺和剂含有水泥水合物产品。所述水泥水合物产品含有钙矾石和石膏。所述(2)促凝剂由任何类型的用于喷射混凝土的无碱或含碱促凝剂组成，所述促凝剂基于例如硫酸铝或硅酸钠。固化促进剂可与促凝剂在喷嘴处同时加入。

尤其当喷射至基材上时，胶结性组合物例如混凝土必须非常快速地凝固。对于这种用途，使用包括铝酸钠和碱金属氢氧化物的强效促凝剂。然而，因为这些促凝剂是高碱性的，其使用导致了极令人不悦的处理和操作条件。因此，已推荐含有铝化合物的低碱和无碱促凝剂。

常见的用于喷射混凝土及其他含水泥材料的无碱促凝剂的特征为，其导致快速凝固和相对低的早期强度或引起缓慢的凝固连同相对高的早期强度。