本发明涉及建筑材料领域，具体涉及液体速凝剂的制备，特别是涉及一种喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂及制备方法。
背景技术：
：混凝土外加剂是现代混凝土不可缺少的组分之一，被称为混凝土的第五组分。是混凝土改性的一种重要方法和技术。掺少量外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能，提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性。同时，外加剂的研究和应用促进了混凝土的生产和施工工艺及新型混凝土品种的发展。混凝土外加剂种类繁多，目前约有300多种，我国已生产的有100多种，常用的主要由速凝剂、膨胀剂、减水剂、调凝剂、引气剂、阻锈剂等。喷射混凝土用速凝剂是混凝土外加剂中非常重要的一种产品。喷射混凝土在隧道、地下矿井及倾斜度较大工程施工的边坡支护中有很大优越性，已经成为隧道工程、地下工程及边坡支护工程施工中一项非常重要和必须的措施。喷射混凝土速凝剂能加快混凝土拌合物的凝结速度，提高早期强度，能有效防止隧道或地下矿井、边坡、建筑物坑基发生崩塌、滑坡，起到临时支护或永久支护的作用。因此喷射混凝土必须在要求的时间内达到初终和终凝，并达到规定的强度。要达到上述要求就必须向混凝土中加入速凝剂。中国发明专利申请号201410742161.8公开了一种耐久性的无碱液体速凝剂及其制备方法，由如下质量百分含量的组分制备而成：氢氧化铝溶胶：20％~28％；改性硅溶胶：10％~16％；改性醇胺：5％~9％；纤维素纤维：4％~6％；稳定剂：1％~3％；水：40％~60％。具体包括如下步骤：氢氧化铝溶胶的制备；改性硅溶胶的制备；改性醇胺的制备；增强纤维和稳定剂和水，75~85℃下搅拌4~6h即得成品。此发明不含有硫酸根离子、碱金属离子、氯离子以及其他腐蚀性物质，制备得稳定的溶液体系，常温储存6个月以上无分层现象，成本低廉且后期强度几乎无损失，应用于喷射混凝土施工中，对提高混凝土的耐久性能有积极作用。。中国发明专利申请号201610390267.5公开了一种喷射混凝土用低回弹液体速凝剂及其制备方法，速凝剂是由下述组分及质量百分比的原料制成的：氢氧化钠20％~40％，氢氧化铝25％~40％，增效剂3％~10％，促凝剂0.5％~2％，黏度调节剂0.003％~0.02％，其余为水；增效剂为硅酸钠，促凝剂为醇胺类物质，黏度调节剂为重铬酸钾或者亚硝酸钠。制备方法包括如下工艺步骤：将氢氧化钠与增效剂一起加入反应釜，加入水，开启搅拌机和加热器；待达到设定温度后保温，加入氢氧化铝，保温反应；加入黏度调节剂，搅拌，升温，保温反应，然后停止加热，自然冷却；待温度冷却，加入促凝剂，冷却至室温即制得速凝剂。此发明的速凝剂凝结时间短，回弹率低，黏度适中，沉淀少，水泥适应性好，它制备简单、实用、节能。中国发明专利申请号201410405787.X公开了一种喷射混凝土用低回弹低碱液体速凝剂及其制备方法，速凝剂由下述原料制成：铝酸盐母液、改性剂、醇胺、稳定剂，改性剂与铝酸盐母液的质量之比为1:1~5，醇胺的用量为改性剂与铝酸盐母液质量之和的0.5％~2.5％，稳定剂的用量为改性剂与铝酸盐母液质量之和的0.3％~2％；稳定剂为温轮胶、EDTA、黄原胶中的一种。制备方法包括如下工艺步骤：铝酸盐母液的制备、改性剂的制备、低碱液体速凝剂的制备。本发明的掺量为水泥质量的3％~6％，初凝时间为3min，终凝时间为8min，满足了JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的要求，它均一稳定，与水泥有较强的适应性，能有效降低喷射混凝土施工中的回弹量和粉尘量，它凝结时间短、后期强度损失小。中国发明专利申请号201310573251.4公开了一种用于喷射混凝土的低回弹低碱液体速凝剂、其的制备方法和用途，属于矿山和隧道施工
技术领域：
。所述液体速凝剂包括以下组分：硫酸铝35~45质量份，三乙醇胺4~8质量份，氟化钠3~9质量份，调节组分1~3质量份，回弹抑制组分6~12质量份，水35~55质量份。此申请的速凝剂可以有效解决目前喷射混凝土普遍存在的回弹率大、强度低、耐久性能差等问题，使喷射混凝土具有高工作性（低回弹率和低粉尘）、高耐久性（高强度、高抗渗、高耐腐蚀）等特点，改善喷射混凝土的施工生产环境状况，提高喷射混凝土结构的长期安全使用性能。根据上述，现有方案中的粉状速凝剂的施工作业环境差，对作业施工人员身体伤害大，正迅速被液体速凝剂所替代，而当前液体速凝剂中通常加入大量的碱性物质，虽然有利于缩短水泥净浆凝结时间，但是由于碱含量普遍超标，易引起碱骨料反应，严重影响砂浆后期强度的发展。技术实现要素：针对目前应用较广的粉状速凝剂的施工作业环境差，对作业施工人员身体伤害大的缺陷，以及液体速凝剂粘度高，回弹量高，适应性差，促凝效果不佳，并且存在大量的碱性物质，易引起碱骨料反应，严重影响砂浆后期强度的发展，本发明提出一种喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂及制备方法，从而有效实现了提高了促凝剂的促凝效果，同时对砂浆后期强度无影响。本发明涉及的具体技术方案如下：一种喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤：（1）在反应釜中加入36~59重量份水，再加入20~30重量份氢氧化钠和0.8~2重量份偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入20~30重量份的氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入0.1~1重量份醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂。优选的，步骤（1）所述搅拌速度为300~500r/min。优选的，步骤（1）所述加热温度90~110℃，保温时间25~35min。优选的，步骤（2）所述保温时间为50~70min。优选的，步骤（3）所述醇胺为乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、单乙醇二异丙醇胺或氨双氯醇胺中的至少一种。优选的，步骤（3）所述搅拌速度为100~120r/min，搅拌时间为25~35min。本发明还提供一种上述制备方法制备得到的喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂。该液体速凝剂粘度适中，回弹量低，适应性广，促凝效果显著；水泥在速凝剂促凝作用下快速生成大量针状钙矾石形成较多空隙，不利于混凝土构件的后期强度发展，而本方法中形成的碱性硅溶胶比表面积大，反应活性高，迅速发生水化反应生成小尺寸水化产物填补空隙，有效提高混凝土后期强度，同时硅溶胶具有优异分散性，通过氢氧化铝辅助有利于液体速凝剂稳定性的保持。将本发明制备的液体速凝剂用于C15喷射混凝土拌制，与粉状铝氧熟料速凝剂、普通无碱液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土进行对比，速凝剂加入量为混凝土质量的5%,在混凝土回弹量及混凝土后期强度上，具有明显的优势，如表1所示。表1：性能指标本发明粉状铝氧熟料速凝剂普通无碱液体速凝剂混凝土回弹量（%）4~820~3010~15C15混凝土后期抗压强度（MPa）15~1813~1511~13本发明提供了一种喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出以氢氧化钠和氢氧化铝为原料制备喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂的方法。2、形成的碱性硅溶胶，利用其比表面积大、反应活性高的优点，在混凝土拌制中迅速发生水化反应生成小尺寸水化产物填补空隙，有效提高混凝土后期强度。3、利用硅溶胶的优异分散性，所得液体速凝剂稳定性好，速凝效果佳。4、本发明的液体速凝剂粘度适中，回弹量低，适应性广，可广泛用于喷射混凝土施工。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为901环氧树脂；搅拌速度为400r/min；加热温度95℃，保温时间28min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为60min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为乙醇胺；胶体粒子的平均粒径为16nm；搅拌速度为110r/min，搅拌时间为29min。各原料的配比为：水46重量份、氢氧化钠26重量份、偏硅酸钠1.3重量份、氢氧化铝26重量份、醇胺0.3重量份。测试方法：取实施例1制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例1的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。实施例2制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为905乙烯基树脂；搅拌速度为300r/min；加热温度90℃，保温时间35min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为50min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为甲基二乙醇胺；胶体粒子的平均粒径为10nm；搅拌速度为100r/min，搅拌时间为35min。各原料的配比为：水59重量份、氢氧化钠20重量份、偏硅酸钠0.8重量份、氢氧化铝20重量份、醇胺0.1重量份。测试方法：取实施例2制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例2的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。实施例3制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为907环氧树脂；搅拌速度为500r/min；加热温度110℃，保温时间25min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为0min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为二甘醇胺；胶体粒子的平均粒径为20nm；搅拌速度为120r/min，搅拌时间为25min。各原料的配比为：水36重量份、氢氧化钠30重量份、偏硅酸钠2重量份、氢氧化铝30重量份、醇胺1重量份。测试方法：取实施例3制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例3的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。实施例4制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为901环氧树脂；搅拌速度为350r/min；加热温度95℃，保温时间33min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为55min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺和，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为三乙醇胺；胶体粒子的平均粒径为13nm；搅拌速度为105r/min，搅拌时间为31min。各原料的配比为：水53重量份、氢氧化钠22重量份、偏硅酸钠1重量份、氢氧化铝23重量份、醇胺0.5重量份。测试方法：取实施例4制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例4的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。实施例5制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为905乙烯基树脂；搅拌速度为450r/min；加热温度105℃，保温时间28min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为65min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为三异丙醇胺；胶体粒子的平均粒径为18nm；搅拌速度为115r/min，搅拌时间为28min。各原料的配比为：水41重量份、氢氧化钠29重量份、偏硅酸钠1重量份、氢氧化铝27重量份、醇胺1重量份。测试方法：取实施例5制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例5的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。实施例6制备过程为：（1）在反应釜中加入水，再加入氢氧化钠和偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为907环氧树脂；搅拌速度为400r/min；加热温度100℃，保温时间30min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入氢氧化铝，完全溶解后，继续保温一段时间，再自然冷却至室温，制得混合溶液B；保温时间为60min；（3）向步骤（2）的混合溶液B中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用低回弹液体速凝剂；醇胺为氨双氯醇胺；胶体粒子的平均粒径为15nm；搅拌速度为110r/min，搅拌时间为30min。各原料的配比为：水48重量份、氢氧化钠25重量份、偏硅酸钠1.4重量份、氢氧化铝25重量份、醇胺0.3重量份。测试方法：取实施例6制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的实施例6的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。对比例1（1）在反应釜中加入水，偏硅酸钠，在搅拌状态下加热溶解，并保温一段时间，制得混合溶液A；反应釜的材质为907环氧树脂；搅拌速度为400r/min；加热温度100℃，保温时间30min；（2）向步骤（1）的混合溶液A中加入醇胺，搅拌一段时间，即可制得喷射建筑混凝土用液体速凝剂；醇胺为氨双氯醇胺；搅拌速度为110r/min，搅拌时间为30min。各原料的配比为：水48.3重量份、偏硅酸钠1.4重量份、醇胺0.3重量份。测试方法：取对比例1制得的液体速凝剂，按照5%的掺量进行C15喷射混凝土拌制，并在试验墙壁处进行喷厚10cm混凝土试验，根据施工完成后混凝土方量与拌制混凝土方量的比值计算出混凝土回弹量，用以表征起回弹性能；将混凝土自然养护28d后，现场钻芯取样，获得5块试样，采用混凝土抗压强度试验机进行抗压强度的检测，计算出抗压强度平均值，用以表征混凝土后期强度。通过上述方法测得的对比例1的液体速凝剂拌制的C15喷射混凝土的混凝土回弹量及混凝土后期强度如表2所示。表2：性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1混凝土回弹量（%）5.56.25.45.26.44.815.6C15混凝土后期抗压强度（MPa）15.315.216.215.215.115.813.3当前第1页1 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