作为稳定悬浮液或可再分散固体形式的不含碱的硫酸铝基喷浆混凝土速凝剂制造技术

本发明专利技术描述了一种喷浆混凝土速凝剂，其为包含斜铝矾和水合氢明矾石中的至少一种的固体或该固体的水性悬浮液或浆液，以及制备作为固体形式的喷浆混凝土速凝剂的方法。该固体喷浆混凝土速凝剂可再分散于水中，产生稳定的水性分散体或浆液。与现有技术相比，该固体和水性分散体的延长的保存期和降低的运输成本是主要优点。

Aluminum base sulfate based spraying concrete accelerator as a stable suspension or redispersible solid form

The invention describes a shotcrete accelerator, which includes oblique alum and hydronium alunite in at least one of the solid or solid aqueous suspension or slurry, and the preparation method as a solid form of shotcrete accelerator. The solid jet concrete accelerator can be redispersed in water to produce stable water dispersions or slurry. Compared with the existing technology, the prolonged preservation period of the solid and water dispersions and the reduced transport cost are the main advantages.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为稳定悬浮液或可再分散固体形式的不含碱的硫酸铝基喷浆混凝土速凝剂
本专利技术涉及基于硫酸铝的喷浆混凝土速凝剂，特别是不含碱(alkali-free)的硫酸铝基喷浆混凝土速凝剂(AFA)。
技术介绍
用于加速包含水硬性粘结剂(如混凝土、砂浆或喷浆混凝土)的组合物的凝固和硬化的速凝剂对于本领域技术人员是熟知的。常规的速凝剂经常包括碱金属，但是这些速凝剂经常伴随着不希望的缺点。不含碱的速凝剂是对于喷浆混凝土应用领域熟知且不断发展的技术。这些速凝剂的化学基于硫酸铝，特别是基于铝盐如硫酸铝、氢氧化铝和羟基硫酸铝的组合，其可以悬浮液的形式使用。基于硫酸铝的悬浮液通常是不稳定的，这是由于硫酸铝相的非受控相组合造成的，导致例如离析或凝胶形成。因此，基于硫酸铝的悬浮液通常在数小时到数月的时间内不稳定。根据制备和储存条件，它们可能离析、附聚或胶凝。避免这种不稳定性的方案包括使用稳定剂或流化剂，所述稳定剂或流化剂改善在一定时间内延缓稳定性问题的情况，但固有的不稳定性仍然存在。目前的方案还有另外的缺点，即通过加入稳定剂、流化剂等增加了成分的数目，这使得体系更复杂且更不稳健。这种现有技术方案的目的是使不稳定的东西稳定化。WO2015/092004涉及用于制备喷浆混凝土速凝剂的方法，其中一种方法包括使硫酸和氢氧化铝反应。提到通过该方法获得的水性悬浮液可能包含斜铝矾。Wing,Y.等人的MaterialsReseachBulletin,Elsevier,Kidlington,GB,第15卷,第11期,第1649-1654页涉及由水合氢明矾石组成的质子传导膜。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术的目的是克服上面讨论的现有技术的问题。具体而言，目的是提供用于喷浆混凝土应用的基于硫酸铝(aluminatesulfatebased)的速凝剂的稳定的悬浮液和浆液以及可再分散固体，所述速凝剂特别是不含碱的硫酸铝基的速凝剂。特别地，应该可以提供固体形式的速凝剂，其中该固体易于再分散于水中以获得稳定的分散体或浆液，其是速凝剂的常用形式。对于实现该固体的可再分散性和分散体的稳定性，使用常见的稳定剂或流化剂不应是必要的。如上所述，由于硫酸铝相的非受控相组合，基于硫酸铝的悬浮液通常是不稳定的。本专利技术涉及一种制备速凝剂的新方法，以剪裁悬浮液中处于平衡的相。这是通过分析Al2O3-SO3-H2O体系中形成哪些相，研究它们的稳定性域是什么以及确定以稳定形式制备最关注的相的新方法来实现的。因此，与现有技术方案相比，本专利技术具有解决基于硫酸铝的悬浮液的稳定性问题的完整的其他方案：本专利技术涉及提供稳定的相，而不是使不稳定的悬浮液稳定化。因此，本专利技术涉及喷浆混凝土速凝剂，其为包含斜铝矾和水合氢明矾石中的至少一种的固体或所述固体的水性悬浮液或浆液。本专利技术还涉及制备本专利技术的喷浆混凝土速凝剂的方法，其中所述方法包括：a)在40℃至140℃的温度下，使a1)至少一种选自硫酸和硫酸铝的硫酸根化合物、a2)氢氧化铝和任选地a3)水的混合物反应，其中Al与SO4的摩尔比在2/3至3/2的范围内，b)冷却反应混合物以获得固体，和任选地c)将获得的固体分散在水中以获得悬浮液或浆液，其中混合物中的水含量设置为水含量A，以使H2O与Al的摩尔比在5.5至6.7的范围内，或其中混合物中的水含量设置为高于水含量A的水含量B，并且在反应步骤a)的过程中通过暂时允许从混合物中通过蒸发部分去除水，使水含量降低到水含量A。令人惊讶的是，本专利技术的喷浆混凝土速凝剂可以作为可再分散的固体提供。该固体可以容易地分散在水中，以产生稳定的分散体或浆液，其固体含量可以在很大程度上变化。常用稳定剂或流化剂的添加是不必要的。与现有技术相比，该固体或水性分散体/浆液的延长的保存期和降低的运输成本是主要优点。降低的运输成本是由于可能运输作为固体的速凝剂并且在使用现场制备分散体或浆液，而常规的速凝剂必须作为分散体/浆液来运输。因此，本专利技术允许产生可再分散的固体，例如，呈块料(大体积块)，薄片或粉末状，或各种固体含量的稳定的悬浮液(不附聚和不胶凝)形式，其保存期长。该固体可以固体形式储存，或在任何时间，例如在合成后立即至数月后，再分散在水中。本专利技术还涉及本专利技术的喷浆混凝土速凝剂的用途。优选的实施方案在从属权利要求中给出。附图说明图1：合成的斜铝矾的纯相的XRD谱图。图2：合成的毛矾石的纯相的XRD谱图。图3：根据实施例1制备的斜铝矾和毛矾石的合成相的混合物的XRD谱图。图4：根据实施例2制备的水合氢明矾石和毛矾石的合成相的混合物的XRD谱图。图5：实施例1中获得的固体产物的照片。图6-10：与样品强度发展有关的性能测试的图表。专利技术详述用于分别包含水硬性粘结剂的组合物或建筑材料如喷浆混凝土的速凝剂是本领域技术人员已知的，并且为加速包含水硬性粘结剂的组合物如喷浆混凝土的固化和/或硬化的物质或混合物。速凝剂可以以粉末或液体形式使用。水硬性粘结剂的典型实例是水泥、石灰和熟石灰，其中水泥是优选的。包含水硬性粘结剂例如水泥的组合物或建筑材料的典型实例是喷浆混凝土、水泥悬浮液(例如用于注入)、砂浆和混凝土。适用于喷浆混凝土的速凝剂被称为喷浆混凝土速凝剂。喷浆混凝土(shotcrete)包括喷射(sprayed)混凝土和喷射砂浆。喷浆混凝土通常包含作为水硬性粘结剂的水泥。存在用于施用喷浆混凝土的湿式和干式喷射方法。湿喷的混凝土或砂浆意指将包含例如骨料、水泥、水和喷射混凝土混合物的预拌混凝土或砂浆输送到可工作的混合器中的喷嘴。为了喷射，湿的混凝土或砂浆在喷嘴处与空气和喷浆混凝土速凝剂混合，然后施用。干喷混凝土或砂浆是指输送包含例如骨料、水泥和喷射混凝土的预拌混凝土或砂浆，但不混合水。这种预拌配方要么是完全干燥的(脱尘干燥)，要么是由骨料固有的水分弄湿的。对于喷射操作，干燥的混凝土在喷嘴处与水和喷浆混凝土速凝剂混合，然后施用。喷浆混凝土法用于例如当模板工程不可能时或者用于在地下建筑、采矿或中空空间(例如，隧道、画廊或管道)中制造衬里或加强层。喷浆混凝土法也适用于稳定或压实自然地层，如岩石、斜坡、挖掘和建筑场地。本专利技术的喷浆混凝土速凝剂是包含斜铝矾和/或水合氢明矾石的固体，或该固体的水性悬浮液或浆液，其中所述固体优选包含斜铝矾或斜铝矾和水合氢明矾石。在一个优选的实施方案中，该固体还包含Al2(SO4)3·xH2O，其中14<x<20。斜铝矾具有化学式Al(SO4)OH·5H2O。水合氢明矾石具有化学式(H3O)Al3(SO4)2(OH)6。Al2(SO4)3·xH2O，其中14<x<20，特别是毛矾石。毛矾石具有可变的水含量，最常见和最稳定的是Al2(SO4)3·17H2O和Al2(SO4)3·18H2O。喷浆混凝土速凝剂的优选的实施方案是以下固体或其水性悬浮液或浆液：a)包含纯斜铝矾或与另外的固体混合的斜铝矾的固体，b)包含斜铝矾和Al2(SO4)3·xH2O的固体，其中14<x<20，或c)包含斜铝矾、水合氢明矾石和Al2(SO4)3·xH2O的固体，其中14<x<20。以下重量比例的指示基于喷浆混凝土速凝剂的干重。当基于固体计时，相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷浆混凝土速凝剂，其为包含斜铝矾和水合氢明矾石中的至少一种的固体或所述固体的水性悬浮液或浆液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.29 EP 15174383.81.一种喷浆混凝土速凝剂，其为包含斜铝矾和水合氢明矾石中的至少一种的固体或所述固体的水性悬浮液或浆液。2.根据权利要求1所述的喷浆混凝土速凝剂，其中所述固体还包含Al2(SO4)3·xH2O，其中14<x<20。3.根据权利要求1或权利要求2所述的喷浆混凝土速凝剂，其中所述固体包含斜铝矾和Al2(SO4)3·xH2O，其中14<x<20，或其中所述固体包含斜铝矾、水合氢明矾石和Al2(SO4)3·xH2O，其中14<x<20。4.根据权利要求1至3任一项所述的喷浆混凝土速凝剂，其中基于喷浆混凝土速凝剂的干重计，斜铝矾和/或水合氢明矾石和任选的其中14<x<20的Al2(SO4)3·xH2O的总量在80至100重量％，优选95至100重量％的范围内。5.根据权利要求1至4任一项所述的喷浆混凝土速凝剂，其中斜铝矾和/或水合氢明矾石的总量在30至100重量％，优选50至100重量％的范围内，和/或其中14<x<20的Al2(SO4)3·xH2O的总量在0至50重量％，优选0至20重量％的范围内，各自基于喷浆混凝土速凝剂的干重计。6.根据权利要求1至5任一项所述的喷浆混凝土速凝剂，其中斜铝矾和/或水合氢明矾石的总量在30至99重量％，优选50至97重量％的范围内，和/或其中14<x<20的Al2(SO4)3·xH2O的总量在1至50重量％，优选3至20重量％的范围内，各自基于喷浆混凝土速凝剂的干重计。7.根据权利要求1至6任一项所述的喷浆混凝土速凝剂，其中所述固体呈粉末、薄片或块料的形式。8.根据权利要求1至7任一项所述的喷浆混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·加卢奇，P·于尔蓝得，D·舍嫩贝格尔，B·林德拉尔，C·施滕格，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH