一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂及其使用方法

摘要

本发明涉及一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂及其使用方法，无碱速凝剂，由FSA料(粉体)和FSB料(液体)组成，其中FSA料包含硅灰，偏高岭土和乙酸钙；FSB料包含三氧化二铝，三氧化硫，NOx和H2O；使用方法为：FSA料在制备混凝土拌合物时加入，添加量为混凝土拌合物总质量的3‑15％；FSB料在喷射时加到泵送挤出的混凝土拌合物中，添加量为混凝土拌合物总质量的4‑10％。与现有技术相比，本发明适用于低温情况下喷射施工的工程，使用方法简单易掌握，喷射出的混凝土粘聚性好，凝结迅速，回弹率低，强度发展快，可较好地预防低温情况下喷射混凝土施工的诸多不利现象。

权利要求

1.一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，其特征在于，由FSA料和FSB料组成，其中FSA料包含硅灰，偏高岭土和乙酸钙；FSB料包含三氧化二铝，三氧化硫，氮氧化物和H2O；

所述的FSA料包含以下重量份组分：硅灰15‑45份，偏高岭土45‑80份，乙酸钙5‑12份；

所述的FSB料由以下重量份组分组成：三氧化二铝8‑20份，三氧化硫24‑60份，氮氧化物

1‑4份，H2O为余量，各组分总重量为100份；

所述的FSA料添加量为混凝土拌合物总质量的3‑15%，FSB料的添加量为混凝土拌合物总质量的4‑10%。

2.根据权利要求1所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，其特征在于，所述的FSA料包含以下重量份组分：硅灰20份，偏高岭土75份，乙酸钙5份。

3.根据权利要求1所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，其特征在于，所述的FSB料包含以下重量份组分：三氧化二铝12份，三氧化硫34份，氮氧化物 2份，H2O 52份。

4.根据权利要求1所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，其特征在于，所述2

的偏高岭土由天然高岭土煅烧和粉磨而成，比表面积在600m/kg以上。

5.根据权利要求4所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，其特征在于，所述的煅烧过程包括：在600℃下煅烧1h，在800℃下煅烧0.5h和在1000℃下煅烧0.6h，煅烧后于

5min内冷却到室温。

6.一种如权利要求1 5任一项所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂的使用~方法，其特征在于，所述的FSA料在制备混凝土拌合物时加入，添加量为混凝土拌合物总质量的3‑15%，搅拌时间2‑3min；所述的FSB料在喷射时加到泵送挤出的混凝土拌合物中，添加量为混凝土拌合物总质量的4‑10%。

7.根据权利要求6所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂的使用方法，其特征在于，使用时的环境温度为5‑15℃。

8.根据权利要求6所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂的使用方法，其特征在于，所述的FSB料的加入时间与制备混凝土拌合物的时间相差不超过200min。

说明书

一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程材料和土木工程领域，具体涉及一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂及其使用方法。

背景技术

[0002] 速凝剂是一种能使水泥或混凝土快速凝结硬化的化学外加剂，是喷射混凝土中必不可少的一种组分。近年来，随着喷锚支护、铁路隧道、矿山、抢修加固和堵漏等工程的大量建设，速凝剂的需求量也越来越大。由于具有施工环境较好、回弹低、后期强度保有率高等优势，无碱速凝剂的生产和应用受到很大重视。

[0003] 但是，现有的无碱速凝剂多为单组分(液体或者粉体)包装，使用时不灵活，造成浪费多。再者，低温情况下喷射施工的混凝土，凝结速度缓慢，回弹率高达30％以上，而且强度发展慢，后期还有整体掉落的危险。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，在低温喷射情况下混凝土凝结时间短、早期强度发展迅速、后期强度保证率高。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，由FSA料(粉体)和FSB料(液体)组成，其中FSA料包含硅灰，偏高岭土和乙酸钙；FSB料包含三氧化二铝，三氧化硫，NOx和H2O。

[0006] 在本发明中，FSA和FSB中的A和B用于区分粉体组分和液体组分，FS是fast setting，即快速凝结的英文缩写。NOx是氮氧化物，溶于水后形成硝酸，可溶解三氧化二铝。

[0007] 优选地，所述的FSA料包含以下重量份组分：硅灰15‑45份，偏高岭土45‑80份，乙酸钙5‑12份。

[0008] 进一步优选地，所述的FSA料包含以下重量份组分：硅灰20份，偏高岭土75份，乙酸钙5份。

[0009] 优选地，所述的FSB料包含以下重量份组分：三氧化二铝8‑20份，三氧化硫24‑60份，NOx1‑4份，H2O为余量。

[0010] 进一步优选地，所述的FSB料包含以下重量份组分：三氧化二铝12份，三氧化硫34份，NOx 2份，H2O 52份。

[0011] 优选地，所述的偏高岭土由天然高岭土煅烧和粉磨而成，比表面积在600m2/kg以上。

[0012] 进一步优选地，所述的煅烧过程包括：在600℃下煅烧1h，在800℃下煅烧0.5h和在2
1000℃下煅烧0.6h，煅烧后于5min内冷却到室温，再粉磨至比表面积大于等于600m/kg。这种煅烧制度和粉磨细度保证了偏高岭土的活性和增粘保水作用，保障了混凝土拌合物粘聚性的提高和早期强度的快速发展。

[0013] 优选地，所述的乙酸钙为白色粉末，工业级。乙酸钙有助于保障混凝土在低温情况下的早期强度发展，又有助于降低产品成本。

[0014] 一种上述适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂的使用方法，所述的FSA料在制备混凝土拌合物时加入，添加量为混凝土拌合物总质量的3‑15％，搅拌时间2‑3min；所述的FSB料在喷射时加到泵送挤出的混凝土拌合物中，添加量为混凝土拌合物总质量的4‑10％。

[0015] 优选地，使用时的环境温度为5‑15℃。

[0016] 优选地，所述的FSB料的加入时间与制备混凝土拌合物的时间相差不超过200min。

[0017] 优选地，所述的适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂的使用方法如下：

[0018] (1)FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的3％‑15％，搅拌时间2‑3min，环境温度5‑15℃；

[0019] (2)FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的4％‑10％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差不得超过200min，环境温度5‑15℃。

[0020] 目前无碱速凝剂与混凝土原材料的适应性较差，遇到低温(5‑15℃)天气进行喷射施工时，喷射到隧道边墙和顶部的混凝土，因粘聚性差、不能快速凝结而回弹到地面的情况相当严重，而且即使能暂时留存到作业面上，后续凝结硬化后强度发展缓慢，受到振动，或者是被再次喷射到其表面的混凝土的冲击时，很容易大片掉落下来，造成严重的材料浪费甚至发生人员伤害事故。本发明提出双料型无碱液体速凝剂的思路，探索了FSA料和FSB料的组成，形成了独特的使用方法，用FSA料改善低温情况下混凝土拌合物的粘聚性和速凝后的强度发展速率，用FSB料提升低温情况下混凝土拌合物的速凝效果、促凝效果和早强效果。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0022] 1.本发明无碱速凝剂生产容易，双组份包装，储存稳定性好，使用方便，使用时对生产施工人员与环境危害小，在低温喷射情况下混凝土凝结时间短、早期强度发展迅速、后期强度保证率高，适用于低温情况下喷射施工；

[0023] 2.本发明中，FSA料中的硅灰、偏高岭土的比表面积大，有助于提高混凝土拌合物的粘聚性，增加混凝土拌合物喷射到作业面上，与作业面之间的粘接力，不容易掉落，FSA料中的乙酸钙对水泥和掺合料的水化有促进作用，可以加快低温情况下喷射到作业面并凝结的混凝土的(3‑24)h内强度的发展速率；FSB料中三氧化二铝、三氧化硫和NOx，为浆体液相中钙矾石的大量形成和结晶生长提供了物质来源并起到激活效应；

[0024] 3.本发明使用方法没有增加喷射混凝土的工序，没有增加设备，但可以根据气温的高低和混凝土原材料具体情况，灵活改变FSA料和FSB料的用量，保障混凝土拌合料的粘聚性，凝结时间，早期强度发展速率，并提高长期强度保留率；

[0025] 4.本发明使用方法简单易掌握，喷射出的混凝土粘聚性好，凝结迅速，回弹率低，强度发展快，可较好地预防低温情况下喷射混凝土施工的诸多不利现象；

[0026] 5.本发明适用于隧道、矿山、涵洞、桥梁和井下施工工程。

具体实施方式

[0027] 下面对本发明的实施例作详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0028] 以下各实施例中，如无特别说明的原料产品或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。

[0029] 实施例1

[0030] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰20％，偏高岭土75％，乙酸钙5％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝8％，三氧化硫60％，NOx1％，H2O为31％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的3％，搅拌时间2min，环境温度5℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的10％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为200min，环境温度5℃。

[0031] 实施例2

[0032] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰15％，偏高岭土73％，乙酸钙12％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝20％，三氧化硫56％，NOx4％，H2O为20％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的15％，搅拌时间3min，环境温度15℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的4％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为150min，环境温度15℃。

[0033] 实施例3

[0034] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰45％，偏高岭土45％，乙酸钙10％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝18％，三氧化硫26％，NOx3％，H2O为53％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的10％，搅拌时间2.5min，环境温度10℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的8％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为120min，环境温度12℃。

[0035] 实施例4

[0036] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰15％，偏高岭土75％，乙酸钙10％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝14％，三氧化硫30％，NOx3％，H2O为53％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的10％，搅拌时间2.5min，环境温度15℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的8％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为120min，环境温度10℃。

[0037] 实施例5

[0038] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰20％，偏高岭土75％，乙酸钙5％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝12％，三氧化硫34％，Nox2％，H2O为52％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的5％，搅拌时间2.5min，环境温度15℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的6％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为120min，环境温度10℃。

[0039] 对比例1

[0040] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰30％，偏高岭土70％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝10％，三氧化硫35％，Nox2％，H2O为53％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的10％，搅拌时间2.5min，环境温度15℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的8％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为120min，环境温度10℃。

[0041] 对比例2

[0042] 一种适用于低温情况下喷射施工的无碱速凝剂，FSA料各组分的质量百分比为：硅灰35％，偏高岭土57％，乙酸钙8％；FSB料各组分的质量百分比为：三氧化二铝15％，三氧化硫30％，H2O为55％。喷射施工时，FSA料于制备混凝土拌合物时，与水泥、掺合料、砂、石和拌合水一起投入搅拌机，掺量为混凝土拌合物总质量的10％，搅拌时间2.5min，环境温度15℃；FSB料于喷射时滴加到泵送挤出的混凝土拌合物中，FSB料滴加量为混凝土拌合物总质量的8％，滴加FSB料与制备混凝土拌合物的时间相差为120min，环境温度10℃。

[0043] 对以上各实施例和对比例喷射的混凝土取样进行性能测试，所选水泥为基准水泥，掺合料为粉煤灰和矿渣粉，混凝土配合比为水泥：粉煤灰：矿渣粉：砂：石：水：减水剂＝320：80：40：880：900：180：5.6。所得结果如下表1所示。

[0044] 表1实施例性能测试结果

[0045]

[0046]

[0047] 本发明适用于低温情况下喷射施工的混凝土工程，其喷射出的混凝土粘聚性好，凝结迅速，回弹率低，强度发展快，可较好地预防低温情况下喷射混凝土施工的诸多不利现象。

[0048] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。