一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于喷射混凝土，尤其涉及一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、喷射混凝土，是用压力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工法，常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层。湿喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，混合均匀，装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成。基于湿喷射混凝土独特的使用方式，实际施工中，喷射混凝土的用量较大，耗费成本较高。

2、目前喷射混凝土降低回弹的方法主要是通过增加混凝土的粘度，如加入以硅灰为主体的增粘剂，以纳米材料为基础改性的增粘剂等，这类型的增粘材料，主要是影响了喷射混凝土的施工性能，尤其是粉体的均匀性较差，加以工程使用的砂石骨料波动大，造成混凝土工作性能波动大，影响了喷射混凝回弹量控制的稳定性；此外还有以稻壳灰、纳米纤维素纤维、植物多糖等为主材的悬浮液型降低回弹的外加剂，其为了维持悬浮液稳定性，增加了大量成本。

3、为此，有必要开发一种成本低、降低湿喷射混凝土回弹率效果好的外加剂，可在适当降低速凝剂的用量条件下，通过外加剂，降低喷射混凝土回弹率，同时提高湿喷射混凝土的强度和耐久性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种降低湿喷射混凝土回弹率的外加剂，具有半透明液体状特性，不存在分层析出等问题，使用时更易混合均匀；外加剂可在降低速凝剂用量的情况下，以较低的成本，大大降低喷射混凝土回弹率，改善混凝土工作性能，同时提高混凝土强度和耐久性，减少混凝土开裂风险，弥补速凝剂对喷射混凝土回弹率和强度带来的不利影响。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂，以质量百分比计，由如下质量百分比的原料组成：高性能减水剂10％～15％、硫酸铝10％～15％、稳定剂2％～7％、醚化淀粉0.3％～0.6％，余量为水。

3、进一步地，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

4、进一步地，所述稳定剂为三乙醇胺。

5、进一步地，所述醚化淀粉的细度为300～400μm，粘度为400～1000mpa·s。

6、本发明还提供一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

7、1)将醚化淀粉在35℃～65℃的热水中充分搅拌溶解20分钟以上，获得清澈的液体；

8、2)制备硫酸铝的溶解液；

9、3)将步骤1)中得到的液体与步骤2)中得到的溶解液混合，同时缓慢滴加高性能减水剂和稳定剂，在恒定温度下进行搅拌，得到本发明的外加剂。

10、进一步地，在步骤3)中，所述恒定温度为35-65℃，所述搅拌的时间为20min，转速为300r/min以上。

11、进一步地，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂；所述稳定剂为三乙醇胺；所述醚化淀粉的细度为300～400μm，粘度为400～1000mpa·s。

12、本发明还提供一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂的应用，在制备喷射混凝土时，将水泥、砂、石与所述降低喷射混凝土回弹率的外加剂一同加入混凝土搅拌机中搅拌，降低喷射混凝土回弹率的外加剂掺量为胶凝材料总用量的2％～5％。

13、本发明的有益效果是：

14、1、本发明的原料来源广泛、价廉易得，大幅度降低了喷射混凝土的原料成本，环保且具有极高的经济效益；通过高性能减水剂、硫酸铝、稳定剂、醚化淀粉与水的协同配合使用，并协调各组分的份量，使得喷射混凝土在加入外加剂后不仅仍具有符合施工需求的强度，而且在喷射混凝土喷射至受喷面后，能够提升原料颗粒之间以及混凝土和受喷面之间的粘结强度，从而降低回弹率，减少回弹损失；

15、2、本发明制备得到的外加剂具有半透明液体状特性，不存在分层析出等问题，在较长时间的放置及运输过程中保持高稳定性，可以采用类似减水剂的计量及添加方式，计量准确且使用时更易混合均匀，保证了湿喷射混凝土回弹量控制的稳定性，促进外加剂对喷射混凝土回弹率的降低效果；

16、3、通过控制硫酸铝的掺量，硫酸铝在混凝土生产拌合时的充分吸收与预均化，有效改善了速凝剂在喷射时添加的混合不均匀问题，同时少量的硫酸铝预先与水泥中的矿物成分进行反应，形成了钙矾石细小晶体，在与速凝剂混合时，加速了速凝剂的反应，同时不影响喷射混凝土的工作性能；

17、4、醚化淀粉具有良好的触变性能和部分缓凝特性，弱化了由于硫酸铝与水泥反应产生钙矾石引起的混凝土稠化问题，同时保证了喷射混凝土从生产到使用的1～2小时内仍然具有良好的工作性能；

18、5、本发明的外加剂在湿喷射混凝土施工过程中，可以将混凝土回弹率从行业平均的20％左右，控制到6％以下，并具有很好的早期强度和后期强度保证率。

技术特征：

1.一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂，其特征在于，以质量百分比计，由如下质量百分比的原料组成：高性能减水剂10％～15％、硫酸铝10％～15％、稳定剂2％～7％、醚化淀粉0.3％～0.6％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

3.根据权利要求1所述的一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂，其特征在于，所述稳定剂为三乙醇胺。

4.根据权利要求1所述的一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂，其特征在于，所述醚化淀粉的细度为300～400μm，粘度为400～1000mpa·s。

5.根据权利要求1-4任一项所述的降低喷射混凝土回弹率的外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述恒定温度为35-65℃，所述搅拌的时间为20min，转速为300r/min以上。

7.根据权利要求5所述的一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂的制备方法，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂；所述稳定剂为三乙醇胺；所述醚化淀粉的细度为300～400μm，粘度为400～1000mpa·s。

8.根据权利要求1-4任一项所述的降低喷射混凝土回弹率的外加剂的应用，其特征在于，在制备喷射混凝土时，将水泥、砂、石与所述外加剂一同加入混凝土搅拌机中搅拌，所述外加剂掺量为胶凝材料总用量的2％～5％。

技术总结
本发明属于喷射混凝土技术领域，尤其涉及一种降低喷射混凝土回弹率的外加剂及其制备方法和应用，所述外加剂由如下质量百分比的原料组成：高性能减水剂10％～15％、硫酸铝10％～15％、稳定剂2％～7％、醚化淀粉0.3％～0.6％，余量为水；本发明的外加剂具有半透明液体状特性，不存在分层析出等问题，可以采用类似减水剂的计量及添加方式，使用时更易混合均匀，保证了湿喷射混凝土回弹量控制的稳定性；本发明外加剂可在降低速凝剂用量的情况下，以较低的成本，大大降低喷射混凝土回弹率，改善混凝土工作性能，同时提高混凝土强度和耐久性，减少混凝土开裂风险，弥补速凝剂对喷射混凝土带来的不利影响。

技术研发人员：千绍玉,王念峰,陈秀雯,王田堂,李鹏,仵玉柱,赵森,廖粒宇,孔照光,赵京,徐乐峰
受保护的技术使用者：中铁十五局集团第三工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11