本发明专利技术涉及低回弹高强度喷射混凝土液体速凝剂及其制备方法，可有效解决速凝剂在混凝土湿喷过程中，增加混凝土料浆粘度，降低回弹率，降低碱含量，使混凝土后期强度高，对水泥的适用性广泛的问题，方法是，由硫酸铝，铝酸钠，酸调节剂，丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物，水制成，其生产方法是，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al(OH)3生成，再加入酸调节剂，调节pH值为2～3，并搅拌至沉淀物Al(OH)3完全溶解，再加入丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均匀，本发明专利技术回弹率低、强度高、对不同品种的水泥适应性强等优点，经济和社会效益巨大。
【技术实现步骤摘要】
技术 领域本专利技术涉及矿山和隧道施工
，特别是应用于岩石巷道和隧道湿喷混凝土中的。
技术介绍
速凝剂是一种能使水泥快速凝结的化学外加剂，它的使用能够使水泥在很短的时间内凝结硬化，主要应用于喷射混凝土和喷射砂浆工程施工中。近年来，湿法喷射混凝土工艺由于施工简便易行、施工效率高等优点而逐步取代传统的干喷工艺，而与之相配合的液体速凝剂也得到了广泛的应用。但是，湿喷过程中，回弹率高、喷射质量不稳定是长期困扰喷射混凝土发展的难题。1990年煤炭科学研究总院研制了用于干喷混凝土减弹降尘的速凝剂，通过添加具有增稠作用的羧甲基纤维素酯、聚乙烯乙二醇和聚丙烯酰胺等水溶性聚合物，有效的降低了喷射混凝土的回弹率，但是用量大，也未能解决混凝土后期强度降低的不足。在现在的湿喷混凝土实际施工操作中，喷射混凝土的回弹率一般在30%以上，造成了材料浪费，影响工程质量和施工进度。而目前，湿法喷射混凝土常用的液体速凝剂包括以硅酸钠、铝酸钠为主的碱性液体速凝剂和低碱(或无碱)液体速凝剂。其中，碱性液体速凝剂的含碱量高，易对施工工人的身体造成伤害，且其掺入混凝土后，使喷射混凝土的后期强度明显降低以及抗渗等耐久性能下降。因此出于速凝剂对喷射混凝土力学性能、施工性能和施工方法等方面影响的考虑， 低碱(或无碱)液态速凝剂是国际上主流速凝剂的发展方向。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术中的不足，本专利技术之目的就是提供专用于隧道工程湿法喷射混凝土的，可有效解决速凝剂在混凝土湿喷过程中，增加混凝土料浆粘度，降低回弹率，降低碱含量，使混凝土后期强度高，且对水泥的适用性广泛的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现，由硫酸铝、铝酸钠、酸调节剂、丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物和水制成，各成分重量百分比如下硫酸铝40 55 %，铝酸钠5 15 %，酸调节剂2 5%，丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物0. 05 0. 5%，余量为水，其生产方法是，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入酸调节剂，调节pH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH) 3完全溶解，再加入丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均勻。所说的丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液是按重量比1 3 5溶于水中，其质量浓度为5 10%，然后加入引发剂，引发剂加入量为共聚物总重量的5%，在60 80°C的温度下聚合2 4h，即成丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物，本专利技术中使用的丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物优选用量为0. 1 0. 3%。所说的硫酸铝是工业级硫酸铝，Al2O3含量大于15%，为加快硫酸铝的溶解速度， 可选用片状硫酸铝，本专利技术中硫酸铝的优选用量为47 52% ；所说的铝酸钠为工业铝酸钠，或由NaOH与Al (OH) 3反应制得，要求Na2O含量28 35%，Al2O3含量40 50%，本专利技术中工业铝酸钠的优选用量为7 12% ；所说的酸调节剂为氢氟酸，或硫酸，或盐酸，或磷酸， 其目 的是调节速凝剂溶液体系的PH值在2 3范围内；所说的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠或双氧水。本专利技术与现有技术相比，回弹率低、强度高、对不同品种的水泥适应性强等优点， 是应用于巷道和隧道湿喷混凝土施工中的一大创新，经济和社会效益巨大。具体实施例方式以下结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作详细说明。实施例1本专利技术在具体实施中，是由以下重量百分计的硫酸铝40%，铝酸钠14%，硫酸2. 95%， 丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物0. 05%和水43%制成，其中，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入硫酸，调节pH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH) 3完全溶解， 最后加入丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均勻。实施例2本专利技术在具体实施中，也可由以下重量百分计的硫酸铝45%，铝酸钠12%，磷酸 3. 5%，丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物0. 5%和水39%制成，其中，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入磷酸，调节pH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH) 3完全溶解，最后加入丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均勻。实施例3本专利技术在具体实施中，还可由以下重量百分计的硫酸铝50%，铝酸钠8%，氢氟酸 3. 7%，丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物0. 3%和水38%制成，其中，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入氢氟酸，调节pH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH) 3完全溶解，最后加入丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均勻。实施例4本专利技术在具体实施中，也可由以下重量百分计的硫酸铝55%，铝酸钠5%，盐酸3. 9%， 丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物0. 1%和水36%制成，其中，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液；在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入硫酸，调节pH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH) 3完全溶解，最后加入丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液，搅拌均勻。本专利技术经试验和试用，取得了满意的技术效果，有效试验资料如下按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》的要求进行水泥净浆凝结时间和水泥砂浆抗压强度的试验。其中低碱液态速凝剂用量按照水泥重量的百分比计算。水泥净浆凝结时间测试 水泥 400g 水 160g 水泥砂浆抗压强度测试权利要求1.一种低回弹高强度喷射混凝土液体速凝剂，其特征在于，由重量百分比硫酸铝 40 55%，铝酸钠5 15%，酸调节剂2 5%，丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物0. 05 0. 5%， 余量为水制成；所说的丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液是按重量比1 3 5溶于水中，其质量浓度为5 10%，然后加入引发剂，引发剂加入量为共聚物总重量的5%，在60 80°C的温度下聚合2 4h ；所说的硫酸铝是工业级硫酸铝，Al2O3含量大于15%，为加快硫酸铝的溶解速度，可选用片状硫酸铝；所说的铝酸钠为工业铝酸钠，或由NaOH与Al (OH) 3反应制得，要求Na2O含量 28 35%，Al2O3含量40 50% ；所说的酸调节剂为氢氟酸，或硫酸，或盐酸，或磷酸；所说的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠或双氧水。2.根据权利要求1所述的低回弹高强度喷射混凝土液体速凝剂，其特征在于，所说的丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物为该速凝剂总重量的0. 1 0. 3%，硫酸铝为该速凝剂总重量的47 52%，铝酸钠为该速凝剂总重量的7 12%。3.权利要求1所述的低回弹高强度喷射混凝土液体速凝剂的制备方法，其特征在于， 按权利要求1给出的配方，将硫酸铝和铝酸钠加水，分别配制成硫酸铝和铝酸钠的水溶液； 在搅拌下，将铝酸钠水溶液缓慢加入到硫酸铝水溶液中，有沉淀物Al (OH) 3生成，再加入酸调节剂，调节PH值为2 3，并搅拌至沉淀物Al (OH)3完全溶解，再加入丙烯酰胺和甲基丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低回弹高强度喷射混凝土液体速凝剂，其特征在于，由重量百分比：硫酸铝４０～５５％，铝酸钠５～１５％，酸调节剂２～５％，丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物０．０５～０．５％，余量为水制成；所说的丙烯酰胺和甲基丙烯酸共聚物溶液是按重量比１︰３～５溶于水中，其质量浓度为５～１０％，然后加入引发剂，引发剂加入量为共聚物总重量的５％，在６０～８０℃的温度下聚合２～４ｈ；所说的硫酸铝是工业级硫酸铝，Ａｌ２Ｏ３含量大于１５％，为加快硫酸铝的溶解速度，可选用片状硫酸铝；所说的铝酸钠为工业铝酸钠，或由ＮａＯＨ与Ａｌ（ＯＨ）３反应制得，要求Ｎａ２Ｏ含量２８～３５％，Ａｌ２Ｏ３含量４０～５０％；所说的酸调节剂为氢氟酸，或硫酸，或盐酸，或磷酸；所说的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠或双氧水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余永强，王强，杨小林，王东飞，梁为民，宋艳鹏，王玉江，褚怀保，郭志林，崔国顺，范屹东，王新生，郭涛，
申请(专利权)人：山西潞安环保能源开发股份有限公司，河南理工大学，
类型：发明
国别省市：14
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