[发明专利]一种高早强型无碱液体速凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高早强型无碱液体速凝剂及其制备方法和应用，属于建筑材料外加剂技术领域。该速凝剂，由以下重量百分比的原料组成：40～50％的聚合硫酸铝，5～10％的偏高岭土，5～15％的纳米硅溶胶，3～6％的醇胺，1～4％的有机酸，0.01～0.05％的增稠剂，0.01～0.05％的分散剂，余量为水。该速凝剂在满足国家标准《喷射混凝土用速凝剂》(GB/T35159‑2017)基础上，还可有效提高水泥砂浆1天抗压强度，达到20MPa以上，部分水泥的砂浆1天抗压强度甚至能达到25MPa以上。

技术领域

本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，特别是涉及一种高早强型无碱液体速凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

速凝剂作为喷射混凝土施工中不可或缺的外加剂，具有加速水泥凝结硬化，降低喷射混凝土回弹量的重要作用，在隧道施工，快速修补砂浆等方面应用广泛。随着国内外基础设施建设的不断推进，速凝剂的用量越来越大。然而，当前工程上采用的速凝剂品种多样，粉状速凝剂作为最早投入使用的速凝剂，尽管价格便宜，促凝效果好，但其粉尘污染严重，施工环保性差的缺陷严重制约其推广应用。

随着湿喷工艺的出现，液体速凝剂开始在众多工程项目中得到应用。有碱液体速凝剂在工程上应用较早，主要以铝酸钠、铝酸钾、硅酸钠等为主要促凝组分，掺量一般在胶材质量的3～6％，因其碱含量问题，导致喷射混凝土的后期强度损失较大，部分产品28天强度损失甚至能达到40％以上。同时，有碱速凝剂对施工人员具有较强的腐蚀性。基于施工环保和结构耐久性的高要求，无碱液体速凝剂在最近几年开始得到应用，作为最新一代速凝剂产品，无碱液体速凝剂克服了粉状速凝剂和有碱液体速凝剂的缺点，实现了施工的环保性和结构的耐久性。

然而，当前市场上无碱液体速凝剂品种繁多，各产品材料体系不尽相同，导致无碱液体速凝剂对不同水泥的适应性和水泥砂浆的早期强度发展效果不一。大部分无碱液体速凝剂以硫酸铝为主要促凝组分，同时采用一些氟化物和醇胺等一些促溶组分来提高硫酸铝的溶解度，比如专利(CN200910220171.4)中，介绍了一种采用硫酸铝、氟化钠、醇胺等材料制备而成的无碱液体速凝剂；专利(CN201710861526.2)中介绍了一种以硫酸铝、氟硅酸镁、氟化钠醇胺等材料制备而成的速凝剂。氟化物的加入能够显著缩短水泥的初、终凝时间，降低喷射混凝土的回弹量，但该类速凝剂面临最大的问题是早期强度较低，部分产品1天抗压强度甚至只有2～3MPa，严重危害施工安全。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高早强型无碱液体速凝剂，该速凝剂在满足国家标准《喷射混凝土用速凝剂》(GB/T35159-2017)基础上，还可有效提高水泥砂浆1天抗压强度，达到20MPa以上，部分水泥的砂浆1天抗压强度甚至能达到25MPa以上。

一种高早强型无碱液体速凝剂，由以下重量百分比的原料组成：

上述高早强型无碱液体速凝剂，采用聚合硫酸铝-偏高岭土二元促凝组分，极大提高了无碱液体速凝剂的促凝效果，降低了无碱液体速凝剂的掺量，再配合纳米硅溶胶作为喷射混凝土强度调节剂，提高了速凝剂-喷射混凝土材料体系的早期强度，对后期强度的耐久性无不良影响。

在其中一个实施例中，所述聚合硫酸铝的细度模数≥10，Al₂O₃含量≥17％。

在其中一个实施例中，所述偏高岭土的细度模数≥200。

在其中一个实施例中，所述纳米硅溶胶中，二氧化硅的粒径≤20nm，固含为30％～32％。

在其中一个实施例中，所述醇胺选自：N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二甘醇胺中的至少一种；所述有机酸选自：丙烯酸、乙二酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素；所述分散剂选自：聚醚类聚羧酸减水剂，且减水率大于25％。