[发明专利]一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备方法，本发明的速凝剂原料及各组分质量百分比为：硫酸铝45％～52％；硅酸锂1％～5％；氟硅酸锰5％～10％；pH调节剂1％～3％；悬浮稳定剂0.5％～1％；余量为水，总量补足100％。本发明的水溶型粉状无碱速凝剂可以同时满足1)达到GB/T35159‑2017《喷射混凝土用速凝剂》的无碱标准；2)常态为固态粉状原料，便于长途运输需要；3)使用时具有非常好的水溶性；4)使用后具有超高的稳定性四点要求，具有良好的应用、推广价值。

技术领域

本发明属于建筑材料外加剂技术领域，特别是涉及一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

速凝剂是能使混凝土或水泥砂浆迅速凝结硬化的外加剂，广泛应用于矿山巷道支护、隧道喷射混凝土和喷射砂浆施工、抢修施工中。喷射混凝土的主要工艺流程分为干喷法和湿喷法。干喷法喷射混凝土技术由于具有粉尘大、回弹量大、喷射混凝土强度分布不均匀等缺点，而逐渐被湿喷混凝土技术代替。近年来，随着湿喷混凝土技术的推广普及，液体速凝剂应运而生，但这些速凝剂大多呈强碱性，使用时对施工人员的人身安全构成威胁，并且使混凝土后期强度损失大、耐久性差、喷射回弹量大等诸多问题。

无碱速凝剂解决了传统碱性速凝剂碱含量高引发的一系列问题，具有安全环保、无腐蚀、耐久性好、力学性能好、喷射回弹量小等优点。国内无碱速凝剂技术发展很快，尤其近两年，大量的无碱速凝剂专利被申请，技术发展日趋成熟。

王衡专利CN1970487A公开了一种粉状无碱速凝剂，但是该速凝剂用到的硅酸钠、铝酸钠中氧化钠当量大于1％。根据GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》中对无碱速凝剂的定义，该专利并不属于无碱速凝剂。潘志华，徐永东，吴承桢，et al.水泥无碱速凝剂的研究[J].南京工业大学学报(自然科学版)，1997，19(02):63-67.提到以矾土、石灰石、少量助溶剂为原料，在1330℃左右煅烧，可以合成水泥矿物型无碱速凝剂，但是该粉状速凝剂不具备水溶性，因此只能用于干喷法喷射混凝土。

无碱液体速凝剂的专利申请亦有，如CN1974466A公开了一种喷射混凝土用液体无碱速凝剂。CN103553406A公开了一种基于工业聚合硫酸铝的无碱无氯液体速凝剂。但这些无碱液体速凝剂专利申请从稳定性、经济性、产品辐射范围来看均存在很多问题。即，目前的无碱液体速凝剂产品还有较大的局限性。

1)稳定性差，不宜长期储存。现有无碱速凝剂的中有大量的铝离子，铝离子在水溶液中会发生水解聚沉，导致速凝剂在使用时会发生不可逆的沉淀析晶。如美国专利(US2012/0085266 A1)公开的一种无碱液体速凝剂，稳定期仅为一个月；美国专利(US8118930B2)公开的一种无碱液体速凝剂，稳定期为8周。稳定期太短，在运输和使用不及时的条件下，速凝剂一旦发生不可逆沉淀将无法再使用。

2)包装成本高。由于无碱速凝剂pH值大多呈酸性，与铁质容器发生化学反应，因此一般采用200升或1000升塑料桶包装，无碱液体速凝剂的包装成本大幅度增高。

3)由于包装成本的特殊要求，从而带来运输成本的大幅度增高，目前的无碱液体速凝剂中普遍含有30％～60％的水，这无疑增加了速凝剂产品的运输成本；此点缺陷导致产品的辐射范围小，难以扩大产品的使用范围，严重影响了速凝剂在建筑业的发展和推广。

因此，寻找一种同时满足1)达到GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的无碱标准；2)常态为固态粉状原料，便于长途运输需要；3)使用时具有非常好的水溶性；4)使用后具有超高的稳定性四点要求的速凝剂，成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明正是为了解决上述无碱液体速凝剂面临的问题，提供一种水溶型粉状无碱速凝剂及其制备的方法，同时提供了该水溶型粉状速凝剂的应用方法。本发明的速凝剂满足上述四点的技术要求，可以广泛在建筑行业中普遍使用，以满足更为严苛的建筑业技术需要。

本发明采用如下技术方案实现。