[发明专利]一种高强喷射混凝土外加剂及其应用

说明书

本发明公开了一种高强喷射混凝土外加剂，包含以下原料：减水剂、再生丝素蛋白纤维和特殊制备的助凝剂。通过优化组分、用量，该产品可有效解决传统混凝土存在的裂缝或孔隙而导致渗漏水的现象，极大地改善混凝土耐腐蚀性差、早期强度低、回弹率大、后期强度增长慢和水化反应不充分等问题，从而显著提高混凝土抗压、抗折、抗冲击及抗渗等各项性能。

技术领域

本发明涉及一种高强喷射混凝土外加剂及其应用，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

喷射混凝土指的是在高压作用下将混凝土或拌合物经管道传输到喷射机的喷嘴处，与水混合后以高速喷射到指定位置并迅速凝结硬化以形成具有支护形式的一种混凝土施工技术。由于其具有施工简易、适应性强、结构密实度高等特点在土建、隧道、桥梁等领域受到广泛应用。

然而在实际应用工程中，喷射混凝土常面临速凝剂腐蚀性强、后期强度降低、易产生收缩裂缝、回弹率大、耐腐蚀性差等问题，这些问题将直接影响到利用该方法施工带来的安全性、经济性等问题。因此，亟需开发一种高效的喷射混凝土外加剂以改善这些缺点。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明目的在于提供一种高强喷射混凝土外加剂及其应用。该外加剂可有效解决现有技术中的耐腐蚀性差、早期强度低、回弹率大等问题。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

一种高强喷射混凝土外加剂，包括以下重量份的组分：减水剂50-100份、再生丝素蛋白纤维100-500份和助凝剂3-6份；其中所述助凝剂包含氟硅酸镁、甲酸钙和三异丙醇胺，其重量比为10-20:10-40:10-30。

优选地，再生丝素蛋白纤维的直径为12-18μm，杨氏模量为9-15GPa。

进一步地，所述高强喷射混凝土外加剂中氟硅酸镁的制备方法如下：

1)首先通过卤水石灰乳法制备氢氧化镁，即向80℃、1mol/L氯化镁溶液中滴加等物质的量的石灰乳，搅拌12h后加入除钙剂进行除钙，然后将制得的乳液过滤、洗涤、干燥得到氢氧化镁粉体；再将氢氧化镁粉末于500-700℃下加热分解得到氧化镁。

2)将钠长石、萤石、98％的硫酸按照1:2:4的质量比混合，并于100-200℃下反应得到含有硫酸钙、硫酸钠和硫酸铝的固体残渣和含有氟化硅的气体生成物；将气体生成物进行水解，得到含有氟硅酸溶液的水解液；然后将该水解液置于反应釜中，向其中加入前述制得的氧化镁，使氧化镁与氟硅酸溶液反应30-60min，过滤得到氟硅酸镁溶液，浓缩结晶、离心分离并干燥得到六氟硅酸镁晶体。

进一步地，所述高强喷射混凝土外加剂包括以下重量份的组分：减水剂50份、再生丝素蛋白纤维400份和助凝剂5份。

进一步地，所述助凝剂中氟硅酸镁、甲酸钙和三异丙醇胺的重量比为10:30:20。

进一步地，所述再生丝素蛋白纤维的制备过程如下：

脱胶：将剪碎的蚕茧放入溶有碳酸氢钠的水溶液中加热煮沸并不断搅拌，0.5-2h后将处理的蚕丝捞出，用去离子水冲洗。重复该过程两次，得到脱胶后的丝素蛋白纤维。

溶丝：将丝素蛋白纤维加入浓度5.0mol/L-10mol/L的溴化锂溶液中，混合均匀后于50-100℃下搅拌反应0.5-3h，然后经透析、超滤浓缩得到质量分数为10％-20％的纯净丝素蛋白溶液。

纺丝原液的配制：将12-20％w/w的纯净丝素蛋白溶液加入一定量的二氧化硅微球，得到含二氧化硅微球的丝素蛋白溶液。

再生丝素蛋白纤维的制备：将上述纺丝液真空脱泡，以0.05mL/min的速度经直径为0.2mm的喷丝孔挤出，然后通过长度为4cm的空气段后进入组分为35％w/w硫酸铵溶液(pH＝4.5)、温度为20℃的凝固槽中，再经辊子拉伸、蒸气处理得到再生丝素蛋白纤维。