[发明专利]一种超早强型无氟无碱液体速凝剂及其制备方法

说明书

一种超早强型无氟无碱液体速凝剂及其制备方法，速凝剂是由下述原料制成的：硫酸铝、有机促溶剂、稳定剂、早强剂、pH调节剂、水。有机促溶剂是由A、B、C三种组分混合而成，A为一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，B为N‑甲基二乙醇胺、N,N‑二甲基乙醇胺、N,N‑二甲基甲酰胺，C为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四羟丙基乙二胺；稳定剂为超细海泡石、拟薄水铝石；pH调节剂为对甲苯磺酸、草酸、甲酸；早强剂为硫酸锂、硫酸镁、纳米硅溶胶、纳米铝溶胶。本发明的性能良好，制备工艺简单，无氟，无碱、无氯，同时满足各个速凝剂标准对无碱速凝剂的性能要求，6小时抗压强度远大于2.5MPa，1天抗压强度远大于15.0MPa，90天抗压强度保留率≥110％，稳定性超过9个月。

技术领域

本发明涉及一种液体速凝剂，具体是一种超早强型无氟无碱液体速凝剂，属于建筑材料技术领域。本发明还涉及所述液体速凝剂的制备方法，具体是一种超早强型无氟无碱液体速凝剂的制备方法。

背景技术

喷射混凝土在我国基础设施建设和城市建设工程中起到越来越重要的作用，用量呈不断增加趋势。特别是高速铁路、公路建设过程中隧道建设工程越来越多，对喷射混凝土的性能提出了越来越高的要求。川藏铁路雅安至林芝段约1011公里，先期段“两隧一桥”已于2020年底开工建设，由于沿线地形地质和气候条件复杂，生态环境脆弱，建设里程长，桥隧比例很高，工程难度极大，建设工期将超过10年。川藏铁路雅安至林芝段桥隧总长965.74公里，桥隧比高达95.8％，特别是新建隧道72座，总长高达851.48公里。隧道施工过程中混凝土喷射技术是开挖初期支护非常关键的部分，其技术水平直接影响着隧道支护质量及施工安全。

速凝剂作为用于喷射混凝土的一种必不可少的外加剂，近年来得到了快速发展，特别是无碱液体速凝剂，相比有碱液体速凝剂，具有对喷射混凝土后期强度和耐久性影响较小等优势，为喷射混凝土材料的高性能化提供了材料基准。针对川藏铁路等国家重大建设工程，为了保证隧道工程质量，中国国家铁路集团有限公司，专门制定且发布了标准Q/CR807-2020《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》，且已于2021年3月31日开始实施。相比GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》等其他速凝剂标准，标准Q/CR 807-2020对无碱速凝剂提出了更高要求，首次对砂浆6小时抗压强度，氟离子含量等指标提出了具体要求。

目前，无碱液体速凝剂产品大多采用工业级硫酸铝作为主要促凝组分，普遍存在以下问题：(1)碱含量超标。由于硫酸铝溶解度较小，促凝组分有限，为了提高速凝剂性能，或多或少会引入碱金属离子，容易造成碱含量超标，甚至造成混凝土后期强度保证率不高；(2)稳定性较差。铝离子在水中极易发生水解，特别是在低温下，硫酸铝容易析晶，造成速凝剂分层或者沉淀，严重影响速凝剂的工程应用；(3)早期强度较低。市场上的无碱液体速凝剂产品成分大多含有氟盐，或者含氟的酸，虽然氟离子促凝效果好，但是含氟原材料对环境和人体健康不利，且极易造成砂浆早期(6h～24h)抗压强度过低。这些速凝剂均难以满足Q/CR 807-2020《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》的要求：碱含量≤1.0％，氟离子含量≤0.05％，砂浆6小时抗压强度≥1.0MPa，1天抗压强度≥10MPa。因此，促凝效果好，早期强度(6h～24h)高，后期强度保证率也较高，稳定性好，与水泥适应性好的无氟无氯无碱型液体速凝剂，成为未来无碱液体速凝剂发展的必然趋势。