專利名稱：一種無氯低堿型粉體速凝劑的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種混凝土添加劑，特別涉及一種無氯低堿型粉體速凝劑及其應用。
背景技術：
水泥速凝劑(簡稱速凝劑)也稱促凝劑，是一種能促進水泥或混凝土快速凝結的化學外加劑，它能顯著縮短混凝土由漿體變為固態所需時間，在幾分鐘內就可以使之失去流動性并硬化，十幾分鐘即可達到終凝，早期強度高。速凝劑作為一種化工產品，其生產和使用可以追溯到20世紀30年代[1]。速凝劑的誕生和使用使得噴射混凝土施工成為可能，對井巷錨噴支護技術的創立起到重要作用。 隨著噴射混凝土技術在巖土工程中的廣泛應用和迅速發展，人們開始重視混凝土速凝劑的研究。速凝劑能夠使噴料快速凝結，防止噴層在重力作用下大量脫落，使混凝土迅速達到一定的強度并及早形成具有一定支承能力的支護層來滿足噴射混凝土工程的特殊要求。為了減少回彈率，或遇軟弱破碎圍巖及地下水滲漏，以及支護施工緊跟開挖面需要抵御爆破震動影響等情況時，一般要求噴射混凝土具有早凝、早強等特性。為此，通常需要摻加速凝劑。Nitto化學工業有限公司[2]采用堿金屬的硫酸鹽或碳酸鹽再加入一種水溶性的鋁鹽或碳酸鎂合成速凝劑。HiiOse等研制的一種速凝劑，由70%鋁酸鈣、25%的鋁酸鈉和5%的碳酸鈉組成。Kawamura等采用Al2 (SO4) 3作為無堿速凝劑，將2份Al2 (SO4) 3加入到98份水泥砂漿中就觀察到速凝效果。Ogawa采用鋁酸鈣、硫酸鹽和鋁酸鈉為速凝劑的主要成分，其中鋁酸鈉中的Na2OAl2O3小于I. O。美國及歐洲各國使用鈣鹽和鋁鹽代替堿金屬鹽來研制和生產無堿速凝劑。潘志華等[6]人利用石灰石、礬土、助熔劑CaF2和一些化學試劑合成水泥礦物型無堿速凝劑。該速凝劑的主要成分為C12A7和C11A7. CaF2。閡盤榮等采用合適比例的鈣質和鋁質原料,經加熱處理后粉磨并加入適量的外加劑合成一種水泥礦物型速凝劑。目前國外生產的大多數速凝劑雖然性能優良，但價格偏高。我國目前生產和銷售的速凝劑雖然沒有如此昂貴，但很多速凝劑與傳統的速凝劑相比價格偏高。與傳統速凝劑相比，目前研制和生產的新型無堿速凝劑和有機無機復合類速凝劑雖然具備后期強度損失小，生產和施工中粉塵小等優點，但它們要達到滿意速凝效果的合適摻量一般比傳統速凝劑大。目前大多數速凝劑均是為了克服傳統速凝劑的缺陷而研制和生產的，但往往會顧此失彼。如我國開發的很多新型無堿速凝劑使施工中粉塵減少，同時后期強度損失小，但帶來了早期強度較低的問題，有的甚至達不到國家標準JC477的要求。目前國內的速凝劑均為高堿性速凝劑。速凝劑還存在一定的技術問題以及負面影響，由于大量堿的引入導致混凝土后期強度(28d強度)大幅度下降，下降程度可達30% 50%。從勞動生理學和環境保護來看，這類堿性促凝劑有系列的副作用。由于它有強烈的腐蝕性，對噴射操作人員及掘進作業人員的健康都有危害。此外，還會使地下水堿化而污染地下水，特別是對飲用水保護區域須倍加重視。對噴射混凝土還會產生不良影響，會或多或少地降低其最終強度、密水性、耐凍融能力，從而使混凝土的耐久性下降。所以，在我國目前速凝劑的發展水平前提下，研制集速凝、低摻量、低腐蝕、高強度、綜合性能優良、價格合理的無堿液態速凝劑有著非常重要的現實意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種混凝土速凝劑，為了實現本發明的目的，擬采用如下技術方案本發明一方面涉及一種無氯低堿型噴射混凝土速凝劑，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，包括或者不包括其它成分；所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。在本發明的一個優選實施方式中，所述硫酸鋁的量為I. 0-3. O重量份，氟化鈉的量為0-2. O重量份，優選為O. 3-0. 7重量份；偏鋁酸鈉的量為0-1. O重量份，優選為O. 3-0. 7
重量份。在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于硫酸鋁的量為I. 5重量份、偏鋁酸鈉的量為O. 5重量份、氟化鈉的量為O. 5重量份。本發明另一方面還涉及上述速凝劑在加快混凝土凝結速度上的應用。在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于將速凝劑加入到混凝土中，所述混凝土中的水泥組分用量為100重量份。本發明另一方面還涉及上述速凝劑在提高混凝土早期抗壓強度上的應用。在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于所述的混凝土 28d抗壓強度比超過90%，優選超過93%。本發明復配的速凝劑綜合了含堿速凝劑速凝效果好和無堿速凝劑對強度無損失的優點，同時也降低了配制的成本，提高了性價比。由此，配制出了低堿高效的速凝劑，同時也降低了速凝劑對人體的傷害。本發明適用于要求速凝的噴射混凝土，用復配的速凝劑改善水泥混凝土的性能、調節水泥混凝土凝結時間，而不影響其后期強度，節約生產成本。
具體實施例方式以下，結合一些實施例對本發明作進一步的詳細說明，但本發明并不局限于這些具體的實施例。實施例I無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2.0% (按水泥質量百分比計，以下同)、氟化鈉I. 5%配制而成，將二者按上述水泥質量的百分比同時摻入水泥中，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時間為3min，終凝時間為5min，可使水泥與標準砂的質量比為I I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強度達14. 34MPa，28d抗壓強度比超過93%。實施例2無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2. O %、偏鋁酸鈉O. 75%配制而成，水泥中同時摻入二者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時間為3. 5min，終凝時間為6min，可使水泥與標準砂的質量比為I : I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強度達7. 42MPa，28d抗壓強度比超過90 %。實施例3無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁2. O %、偏鋁酸鈉O. 25 %、氟化鈉O. 25%配制而成，水泥中同時摻入三者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時間為
2.5min,終凝時間為4. 5min,可使水泥與標準砂的質量比為1:1.5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強度達8. 28MPa，28d抗壓強度比超過95%。實施例4無氯低堿型噴射混凝土速凝劑按硫酸鋁I. 5 %、偏鋁酸鈉O. 5 %、氟化鈉O. 5%配制而成，水泥中同時摻入三者組成的速凝劑，可使水灰比為O. 4的水泥凈漿初凝時間為 3min，終凝時間為7. 5min，可使水泥與標準砂的質量比為I : I. 5，水灰比為O. 5的水泥砂漿Id抗壓強度達8. 9MPa，28d抗壓強度比超過96 %。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種無氯低堿型粉體速凝劑，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，包括或者不包括其它成分；所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。
2.根據權利要求I所述的速凝劑，其特征在于硫酸鋁的量為I.0-3. O重量份，氟化鈉的量為0-2. O重量份，優選為O. 3-0. 7重量份；偏鋁酸鈉的量為0-1. O重量份，優選為O. 3-0. 7重量份。
3.根據權利要求I所述的速凝劑，其特征在于硫酸鋁的量為I.5重量份、偏鋁酸鈉的量為O. 5重量份、氟化鈉的量為O. 5重量份。
4.權利要求1-3任意一項所述的速凝劑在加快混凝土凝結速度上的應用。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于將速凝劑加入到混凝土中，混凝土的用量為100重量份。
6.權利要求1-3任意一項所述的速凝劑在提高混凝土早期抗壓強度上的應用。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于所述的混凝土28d抗壓強度比超過90%， 優選超過93%。
全文摘要
本發明公開了一種無氯低堿型粉體速凝劑及其應用，其包括硫酸鋁以及偏鋁酸鈉和/或氟化鈉，所述的低堿型是指速凝劑中不包括額外的堿。本發明復配的速凝劑綜合了含堿速凝劑速凝效果好和無堿速凝劑對強度無損失的優點，同時也降低了配制的成本，提高了性價比。由此，配制出了低堿高效的速凝劑，同時也降低了速凝劑對人體的傷害。本發明適用于要求速凝的噴射混凝土，用復配的速凝劑改善水泥混凝土的性能、調節水泥混凝土凝結時間，而不影響其后期強度，節約生產成本。
文檔編號C04B103/12GK102976648SQ20121055134
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月8日 優先權日2012年12月8日
發明者王雨利, 楊雷, 羅樹瓊, 劉小星, 劉素霞 申請人:河南理工大學