喷射混凝土用低碱液态速凝剂制备方法[0002]喷射混凝土技术广泛应用于岩土工程及地下工程的围岩支护中，速凝剂是喷射混凝土中必不可少的外加剂，它能使水泥快速凝结硬化，从而增大喷射厚度，其性能对喷射混凝土有较大影响。速凝剂主要分为粉状速凝剂和液态速凝剂，粉状速凝剂大多用于干喷混凝土中，液态速凝剂主要用于湿喷混凝土中。[0003]传统速凝剂多为粉状速凝剂，且碱性较大，对喷射混凝土后期强度损失影响很大，同时对施工人员造成一定的伤害。目前，速凝剂正朝着低碱(无碱)、液态发展。国外最早是由瑞士和奥地利研制的西卡(Sika)速凝剂，这种速凝剂的主要成分为硅酸钠，是一种无味的液体，对人体的皮肤有强烈的腐蚀伤害作用。70年代相继出现了以铝酸盐、碳酸盐为主要成分的速凝剂，被称为传统碱性速凝剂。如今，国外已研制出了一些无碱速凝剂，但价格昂贵。[0004]目前，我国大部分工程仍在使用潮喷工艺，工艺中使用粉状速凝剂，在喷射过程中，粉尘量很大，出现落浆和回弹量大等情况，对施工造成很大的影响。粉状速凝剂添加时分散不均匀，造成大量的浪费和混凝土后期强度损失严重。国内生产的液态速凝剂质量很不稳定，适应性差，添加量高，一般都在6%~?Ο%，且碱性强，对施工人员施工造成很大危害。[0005]粉状和液态速凝剂现大多为强碱性，容易引起喷射混凝土碱骨料反应，后期强度损失一般在30%~40%，远远达不到工程要求，为围岩稳定存在很大隐患。无碱液态速凝剂是指碱(Na20+0.658Κ20)含量占速凝剂总质量的1%以下，现有碱性速凝剂碱(Na20+0.658Κ20)含量一般在16%~25%。市场上的无碱速凝剂价格昂贵，掺量大，推广应用成本很高。
[0006]本发明的目的是提供一种喷射混凝土用低碱液态速凝剂制备方法，该方法制备的速凝剂凝结时间短、后期强度损失小，能有效降低回弹量和粉尘浓度。[0007]本发明的喷射混凝土用低碱液态速凝剂的制备方法，具体步骤如下:
(1)铝酸盐母液的制备
将氢氧化钠或氢氧化钾和氢氧化铝加入到水中，然后加热到120°C,反应3~4个小时即得到铝酸盐母液，所述氢氧化铝含量为25%~45%，氢氧化钠含量为15~30%，氢氧化钾含量为15~30%，加上水的含量满足100%，且钠离子或钾离子:铝离子摩尔比为1.1~1.5:1;
(2)铝酸盐改性剂的制备
先将碳酸钠或碳酸钾加入到水中，加热至70°C~80°C，然后加入硅酸钠，形成透明的液体，即为改性剂，所述碳酸钠含量为10%~20%，碳酸钾含量为10%~20%，硅酸钠含量为20%~40%，其余质量为水，总含量为100% ；(3)低碱液态速凝剂的制备
将上述铝酸盐母液加入三口烧瓶中，开启高剪切搅拌，铝酸盐改性剂进行滴定加入，温度控制在40°C~60°C左右，滴定时间为2h，控制改性剂与铝酸盐母液的质量比为2~4，待溶液出现胶体，加入改性剂与铝酸盐母液质量万分之一至万分之三的增粘剂、改性剂与铝酸盐母液质量千分之三至千分之四的减水剂，继续反应lh，待溶液变成透明溶液时，即得。
[0008]本发明的喷射混凝土用低碱液态速凝剂的制备方法，与已有技术相比，具有以下优点:
(1)在铝酸盐母液的制备过程中，通过控制钠(钾)铝离子的摩尔比，以及合成的铝酸钠和铝酸钾的含量，大大提高母液的稳定性，抑制沉淀的发生；
(2)采用铝酸盐改性剂，有效控制液态速凝剂的凝结时间，同时降低铝酸盐母液的碱性，满足低碱要求，PH值在11以下；
(3)增粘剂主要成分为聚丙烯酰胺，能增加混凝土的粘聚性，与水泥充分接触反应，降低喷射混凝土的回弹量，减水剂的加入能提高喷射混凝土后期强度；
(4)采用常规方法实现工业化生产，控制工序简单，成本较低，满足大规模生产的要
求；
(5)按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》中标准要求，对水泥进行净浆试验，本发明的液态速凝剂在2%~4.5%的低掺量下，初凝时间为2min，终凝时间为5min。 [0009](6)按照JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》中标准要求，进行水泥砂浆试验，测定I天强度为13MPa，28天强度比为90%以上。
[0010]本发明方法制备的喷射混凝土用低碱液态速凝剂，经试验和试用，均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，液态速凝剂的掺量根据水泥重量的百分比计算。
[0011 ] 水泥净浆凝结时间测定:
水泥400g
水154g ；
水泥砂浆抗压强度测定:
水泥900g
标准砂1350g
水450g。
[0012]试验结果如表1所示:
表1速凝剂应用效果