[发明专利]一种高性能无碱液体速凝剂及其制备方法

说明书

一种高性能无碱液体速凝剂及其制备方法，本发明高性能无碱液体速凝剂包括以下组分：活性氢氧化铝30‑45%、氟铝络合物3‑15%、早强促凝成分0.5‑8%、醇胺类物质2‑8%、纳米硅溶胶5‑15%、分散剂0.5‑2%和水。本发明高性能无碱液体速凝剂在实现良好速凝效果的同时削弱对混凝土后期力学强度和耐久性的不良影响，能有效抑制混凝土的膨胀开裂，提高早期强度，提高水泥适应性，同时使用掺量低。本发明制备方法操作简单，条件温和。

技术领域

本发明属于领域，具体涉及一种高性能无碱液体速凝剂及其制备方法。

背景技术

随着近年来湿拌喷射混凝土技术的发展，喷射混凝土的工程使用范围不断扩展，喷射混凝土常用于煤矿井巷、铁路隧道抢修加固、高速公路边坡等。速凝剂是使水泥胶结料迅速凝结硬化的外加剂，是配制喷射混凝土的关键材料。能显著缩短混凝土浆体的凝结硬化时间，减少回弹，增加一次喷层厚度，缩短两次喷覆间的时间间隔，提高喷射混凝土早期强度从而及时提供支付抗力；初凝时间、终凝时间、1d强度、28d强度保持率等是喷射混凝土重要的关注指标。

速凝剂主要分为粉状及有碱液体速凝剂和无碱液体速凝剂。粉状速凝剂在使用过程中存在工作粉尘大、回弹量大、分散不均等缺陷。有碱液体速凝剂针对粉状速凝剂这些缺陷进行了改进，有碱速凝剂更容易分散均匀，使混凝土各部分性能分布均匀。但其高碱性导致的混凝土早期强度损失大、腐蚀性强、混凝土长期与碱性骨料反应及对施工人员的身体伤害问题严重，限制了有碱速凝剂的发展。无碱速凝剂的出现较好地解决了这些问题，具有无腐蚀、后期强度保留率高、安全无污染等优点。

目前，无碱液体速凝剂中含铝组分主要是硫酸铝、无定型氢氧化铝，产品中离子态活性铝离子因硫酸铝溶解度有限而数量偏少，且由于高浓无机盐浓度以及铝相离子的水解作用，使得无碱速凝剂产品易产生结晶分层等稳定性不良现象，使用时早期强度偏低，混凝土粘聚性较差致使回弹率较高。同时有研究表明，以硫酸铝为体系的无碱速凝剂可能带来喷射混凝土中硫酸盐含量过高，导致水化 C-S-H 凝胶发生脱钙反应，喷射混凝土空隙进一步增大形成内部缺陷，在外界硫酸根侵蚀作用下发生体积膨胀开裂。经进一步研究发现，以铝酸盐为主的低碱速凝剂带来的混凝土化存在后期力学性能、耐久性损失大等问题。

CN105174790A公开一种无碱液体水泥速凝剂及其使用方法，其以硫酸铝为主要成分，三氟化铝补充铝含量，制备了一种无碱液体速凝剂，其未考虑氟化铝溶解性问题，因为氟化铝不溶于水。CN110128044A公开一种无碱液体速凝剂制备方法，其以硫酸铝、含氟硅酸的磷肥生产废液、氢氧化铝、硅酸钠和水为原料，制备含有SiO₂颗粒的氟化铝母液，将母液和硅酸钠以及硫酸铝溶液混合搅拌均匀，制得无碱液体速凝剂。该方法氟化铝和二氧化硅晶体两种产物同时生成，二氧化硅会附着在氢氧化铝表面，从而使该母液合成反应效率大大降低，极大影响了速凝剂的性能。上述两个技术方案不仅存在各自的问题，同时也未解决以铝盐为主的低碱速凝剂在混凝土前期强度不够，后期力学性能、耐久性损失大的问题，以及喷射混凝土的由于硫酸根侵蚀膨胀开裂问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种高性能无碱液体速凝剂，所述高性能无碱液体速凝剂在实现良好速凝效果的同时削弱对混凝土后期力学强度和耐久性的不良影响。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种高性能无碱液体速凝剂，按重量百分计，包括以下组分：

活性氢氧化铝：30-45%

氟铝络合物：3-15%

早强促凝成分：0.5-8%

醇胺类物质： 2-8%

纳米硅溶胶：5-15%

分散剂：0.5-2%

水：余量。