[发明专利]喷射混凝土用促凝早强剂及其制备方法与使用方法

说明书

本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种喷射混凝土用促凝早强剂，通过协同早强组分、增密组分、保水组分、调凝组分进行超细粉磨，共同作用制备的促凝早强剂不影响预拌喷射混凝土工作性能，其与无碱液体速凝剂搭配使用，使喷射成型的混凝土具有更高的早期强度和更快的凝结时间，从本质上降低喷射混凝土回弹率，加快施工进程。

技术领域

本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种喷射混凝土用促凝早强剂及其制备方法与使用方法。

背景技术

喷射混凝土技术起始于19世纪的美国，动物学家Akeley博士发明了“水泥枪”，并用喷射砂浆制作了史前动物模型，之后美国在矿山和土木工程中使用了喷射水泥砂浆，直到20世纪70年代中期开始产业化应用；我国从20世纪60年代在铁路隧道施工中开始采用喷射混凝土施工。近年来，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，尤其是随着我国“西部开发”和“一带一路”的不断推进，西部地区高速铁路、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和耐久性等提出了越来越高的要求。除隧道工程外，喷射混凝土还可应用于水利水电、护坡支护、矿山、地下工程、耐火工程、建筑工程修补加固等诸多领域。

喷射混凝土是将胶凝材料、骨料等按一定比例拌制的混凝土拌合物送入喷射设备，借助压缩空气或其他动力输送，高速喷射至受喷面所形成的一种混凝土。按照混凝土原材料的拌和方式和喷射状态，喷射混凝土施工又分为干喷法和湿喷法两大类。干喷法是将拌合好的胶凝材料、骨料和粉状速凝剂通过喷嘴喷出，喷射过程中与水混合喷射到受喷面成型的方法，干喷法采用粉状速凝剂和薄层喷射工艺；对应的湿喷法是指将拌合好具有一定工作性的预拌混凝土通过喷嘴喷出，在喷嘴处加入液体速凝剂，与液体速凝剂混合后喷射到受喷面的方法，湿喷法可采用厚层喷射或薄层喷射工艺，大多采用液体速凝剂。干喷法机械设备简单，设备功效较低，施工粉尘浓度较大，回弹率最低20％～40％，喷射混凝土坍落度一般在50mm～70mm；湿喷法机械设备分为风动型和泵送型，设备功效较高，相比干喷法可降低80％粉尘浓度，混凝土坍落度在100mm～200mm。随着地下工程对喷射混凝土质量要求的提高，湿喷法在国内外喷射施工中占的比重越来越大，是喷射混凝土技术发展的必然趋势。

速凝剂是能使混凝土或水泥砂浆迅速凝结硬化的外加剂，主要功能是加速喷射混凝土的凝结硬化速度，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力引起脱落，加大一次喷射厚度和缩短喷射层间的间隔时间。自20世纪30年代Sika最早研制出粉状速凝剂以来，速凝剂的发展经历了粉状高碱、粉状低碱、液体高碱、液体低碱和液体无碱的发展历程。粉状速凝剂在喷射操作中混合不均匀、粉尘大、回弹高，导致混凝土质量波动大、对操作人员危害大；液体速凝剂更易均匀地分散于混凝土拌合物中，有效提高了混凝土质量的稳定性、明显改善施工环境并减小回弹。有碱速凝剂掺量低、成本低、早强作用明显、适应性强，但其碱性大、腐蚀性强，会造成混凝土后期强度严重损失、易引起混凝土碱骨料反应；无碱速凝剂虽然掺量高、早期强度低、对温度和水泥的适应性不如碱性速凝剂强，但其具有早期强度增长快、后期强度减小少、粉尘量显著降低、回弹小、对施工人员健康损害小、极大降低碱骨料反应可能性等优势。随着湿喷技术的发展，液体无碱速凝剂是速凝剂产品的研究重点和发展方向。

喷射混凝土目前存在的主要问题有：

(1)回弹率大，造成材料浪费。

湿喷混凝土的回弹率普遍在20％～30％，有些甚至高达40％～50％，造成材料极大浪费，工程造价显著提高。回弹率受混凝土工作性、速凝剂种类及掺量、一次性喷射厚度、喷射路线规划、喷射机性能、喷射手操作等多种因素影响，对喷射混凝土自身性能而言主要有混凝土粘聚性、凝结时间和小时强度等因素。

(2)早期强度低且发展缓慢，造成安全隐患、影响施工进度。