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噴射混凝土用無堿液體速凝劑配方生產技術
一、速凝劑的技術概述
速凝劑是能夠加快混凝士凝結和硬化速度的一種調凝劑。它能使混凝士在很短時間內凝結、便化。速凝劑在噴射混凝土、噴射砂漿及搶修補強工程、灌漿止水混凝土中應用廣泛，同時在隧道涵洞、礦山井巷等噴錨支護等混凝土工程中已成為不可缺少的一種外加劑。
速凝劑作為噴射混凝土施工法中不可缺少的添加劑，對混凝土的凝結速度有著重要的影響，其效果的好壞直接影響到噴射混凝土的噴射質量及使用性能。因此，研究能夠加速水泥的水化硬化，在很短的時間內形成足夠強度，保證施工要求的速凝劑成為了推廣濕噴技術中的一項關鍵環節。因此，國內外關于噴射混凝土外加劑材料的研究都把速凝劑放在非常重要的位置。
速凝劑自身種類繁多，按產品形態，可分為固態和液態；按其堿的含量來分，可分為有堿、無堿和低堿。衡量速凝劑好壞的性能指標主要包括速凝劑本身的物理化學性質和狀態，速凝效果、早期強度、后期強度、體積穩定性、耐久性等使用性能，以及分散均勻性、揚塵和噴射回彈率等噴射作業特性。由于堿性物質對噴射混凝土性能的不利影響，近些年低堿、無堿液體速凝劑得到越來越多的應用，尤其是在日本、歐洲等發達國家，幾乎不存在堿性速凝劑，國內也開始越來越多采用無堿、低堿液體速凝劑。無堿、低堿液體速凝劑為速凝劑的發展指明了方向。
隨著我國經濟建設的開展，隧道里程數和各種噴砼支護工程的建設也進入了高速發展期，對濕噴工藝、對速凝劑的研發都提出了更高的要求。無堿速凝劑，它堿含量超低（95%，施工時回彈低，對物料的黏聚性好，不傷皮膚，極大的改善了工人的施工環境。特別是在礦山施工時，更能極大程度改善施工的惡劣環境，提高工程質量，有效解決因混凝土層強度不夠導致的片幫、冒頂問題，提高安全。
無堿速凝劑，無堿、無氯、無刺激性氣味、粘結性好、回彈量低、后期強度保存率高、抗滲級別高，在噴射混凝土中添加無堿液體速凝劑，可帶來較好的工作環境，市場價值可觀。
無堿液態速凝劑是一種突破原有傳統液態速凝劑腐蝕性強、嚴重刺激皮膚及呼吸道黏膜、影響從事噴射混凝土工人身體健康，損害混凝土后期強度、并無法與大型進口濕噴機配套等缺點的一種實用新型無堿液態速凝劑。適用于在重大的水電、交通、人防、國防等工程的要害部位推廣使用，是新型濕噴混凝土外加劑。無堿液體速凝劑不含氯離子、不含堿金屬的K+、Na+離子、不銹蝕鋼筋、不污染環境和傷害作業人員的身體；在噴射水泥漿、水泥砂漿、混凝土中摻入高性能無堿液體速凝劑，能加快水泥的凝結和硬化速度，提高早期強度，不降低后期強度，對強度影響較小；并大幅度提高混凝土及砂漿的粘聚性和粘接強度、回彈率降低量達80％以上，有效的降低了回彈造成的材料損失，提高了經濟效益，由于回彈率大幅度降低，空氣中污染和傷害人體的堿性水泥粉塵大幅度減少，保護了環境、加快了施工進度；具有微膨脹減縮抗裂功效，大幅度提高了抗滲防水性能，同時具有抗蝕防腐功能，比普通速凝劑抗蝕系數提高50％以上；高性能無堿液體速凝劑是噴射高性能混凝土和堿骨料活性混凝土、耐久性混凝土，環保工程的首選材料。
二、速凝劑的性能特點
速凝劑的作用是使泥凝土噴射到王作面上石很快能凝結。因此速凝劑必須具備以下幾種性能。
（1）使混凝士噴出后 3~5min 內初凝，10min 之內終凝。
（2）有較高的早期強度，后期強度降低不能太大（小于30%)。
（3）使混凝土具有一定的黏度，防止回彈過高。
（4）盡量減小水灰比，防止收縮過大，混凝士硬化后具有一定的強度和耐久性，提高抗滲性能。
（5）適宜較大塌落度的混凝±、抗滲性能良好、對鋼筋沒有銹蝕作用。
（6）無堿液態速凝劑最顯著特點是不含堿。我們知道，堿是混凝土的“癌癥”，嚴重影響混凝土的后期強度。本品不影響混凝土的強度。無堿液態速凝劑，除凝結塊、調凝范圍廣、對水泥適應性強、快硬早強、后期強度不降低的優勢外，還可在潮濕及含水巖層中使用。
（7）該產品無毒、無味、無刺激，對人體沒有腐蝕。
（8）粘聚性能好、回彈率小、粉塵濃度低、不揮發刺激眼睛及皮膚的氣體。
（9）混凝土后期強度保存率高、質量穩定。
三、速凝劑的工程應用
適應范圍：無堿液體速凝劑主要用于城市高層建筑的深基坑處理支護，交通水電隧道、地鐵、地下空間、掩體、煤炭礦山井巷、地面邊坡和搶險加固工程，軍工人防等噴射混凝土施工。速凝劑主要用于配制噴射混凝土和止水堵水速凝早強混凝土。其中噴射混凝土廣泛用于以下場合。
（1）地下工程的初期支護和最終村砌如地鐵工程、地下逐道、水工涵洞、礦山豎并￥巷等地下工程；
（2）破壞建筑物的修復和加固 如損壞的墻體、廠房、料倉、煙囪、混凝士柱板梁等結構；
（3）地基基礎和邊坡工程 如各種地下建筑和高層建筑地下結構中基坑開挖的鉆孔樁墻、道路、佳宅、堤壩等的邊坡和斜坡工程；
（4）新型的薄板和折板建筑結構工程，采用噴射混凝士薄板屋頂的建筑包括商場、倉庫、天文館、醫院、飛機場集散站、展覽廳等公共建筑結構。測標統計，對折板屋頂，噴射厚度＜20cm時，噴射泥凝土的成本低于澆筑混凝士。對墻體、當墻厚小于10cm 時，噴射泥凝土的造價要比澆筑混凝土低1/4左石。噴射混凝士由于摻加了速凝劑可使水灰比較小，密實度高，抗裂性好：早期強度增長快，能加速模板的周轉，免除廠混凝士的垂直、水平運輸及振搗，減少了對模板的壓力。對于斜度大的角區也可不支改模板。另外噴射混凝士還可用于防火混凝士的施工，充水構筑物、充氣模板上應用。
四、無堿液體速凝劑執行標準JC/477-2005《噴射混凝土用速凝劑》
五、速凝劑的優點：1.耐久性好，不含堿金屬不會造成堿基料反應，不含氯離子不會腐蝕鋼筋；2.強度保有率高，一天強度可達到8Mpa以上，28天強度保有率可達90～100%甚至更高；3.回彈率低，含有增粘組分，可有效降低噴射過程中的粉塵和回彈率；4.節能環保：樣品為弱酸性體系，不會造成人體傷害，且含有增粘物質能有效降低粉塵濃度和回彈量。
六、速凝劑的成本售價：原材料成本在1000-1500元/噸，市場售價一般為3680-5680元/噸。
技術簡介：
1、無堿無氯無氟液體速凝劑配方生產技術
速凝劑，是在發展噴射混凝土施工技術的基礎上開發出來的產品，它能使混凝土迅速凝結硬化。與普通混凝土施工相比，噴射混凝土施工具有施工速度快、支撐及時、支撐質量好、強度高等特點。根據噴射混凝土施工方式，分為濕噴混凝土施工和干噴混凝土施工。相比于干噴混凝土施工，使用液體速凝劑的濕噴混凝土技術具有粉塵濃度低、回彈量低等特點。目前市場上的液體速凝劑主要以有堿液體速凝劑為主，其最突出的優點包括摻量低、促凝效果優異、早期強度高等。然而，使用含堿液體速凝劑，由于速凝劑中的堿遇到活性骨料會發生反應，生成的反應產物會吸水膨脹使混凝土開裂，這嚴重影響噴射混凝土施工的后期強度；其次，含堿液體速凝劑中的堿對人體有很強的腐蝕性，不僅嚴重危害一線工作人員的身體健康，而且對施工周圍的環境也會造成污染。
本無堿無氯無氟液體速凝劑具有高穩定性，旨在解決現有無堿液體速凝劑成本高、后期強度差、含有大量氟離子、對人體危害大、穩定性差等問題。
技術機理：通過pH值調節劑一方面調節速凝劑pH值，另一方面提高硫酸鋁的溶解度，并利用穩定劑與鋁離子絡合，提高鋁離子在速凝劑中的長期穩定性，從而加快鈣礬石的生成，縮短混凝土的凝結時間；通過添加增強劑，加快水泥水化，使其迅速生成晶體，促進Ca2+離子的溶出，并提供大量晶核使水化產物結晶，促使水泥中各相，尤其是C 3S的水化，從而提高混凝土抗壓強度。
本無堿無氯無氟液體速凝劑能使混凝土迅速凝結，初凝時間、終凝時間滿足國家標準；且能顯著提高混凝土1天抗壓強度和28天抗壓強度比，完全滿足“GB/T35159-2017《噴射混凝土用速凝劑》”國家標準；本發明的液體速凝劑儲存時間長，能夠穩定存儲超過90天，這對速凝劑的使用和運輸是有利的。
本無堿無氯無氟液體速凝劑使用原料均為無氯、無氟的工業級試劑，綠色環保、安全性高；無堿無氯無氟液體速凝劑產品在制備過程中，所有組分均能充分反應，反應后沒有殘渣，穩定性好，且過程簡單方便，成本較低；所得產品呈現液體結構，易與混凝土拌合均勻，是一種高穩定、綠色環保的無堿無氯無氟液體速凝劑。
2、無堿無氯無氟的環保型液體速凝劑配方生產技術
速凝劑是一種使混凝土迅速凝結硬化的外加劑，它們的主要作用是加速水泥水化硬化，在很短的時間內形成足夠的強度，以保證特殊施工的要求。近年來，速凝劑在基坑、隧道、巷道等建筑支護，加固補修以及樁間裂隙止水等方面得到了廣泛的應用。速凝劑一般分為粉狀速凝劑和液體速凝劑兩種形式。一般粉狀速凝劑用于干噴法，干噴法粉塵濃度較高，回彈量較大，這類速凝劑漸漸被淘汰。另一類速凝劑是液體速凝劑，相對于粉狀速凝劑，液體速凝劑可以與物料混合得更加均勻，克服了粉狀速凝劑粉塵大、回彈量大的缺點。無堿速凝劑越來越受歡迎。目前市場上較多是堿性的速凝劑，對后期混凝土的強度有很大的影響，市場上也存在一些無堿速凝劑，大多都存在摻量多，成本高，適應性較差，對人體有危害等問題。
本無堿無氯無氟的綠色環保型液體速凝劑，首先能使混凝土迅速凝結，縮短混凝土的凝結時間(初凝時間和終凝時間)；添加該速凝劑可以提高混凝土1天和28天之后的抗壓強度；并且制備方法簡單，成本較低，制備后為液體狀態，便于與混凝土混合均勻，且在生產和使用的過程中速凝劑的組成成分不含堿、氯、氟等物質，無堿不會降低混凝土后期的強度，無氯不會腐蝕混凝土里面的鋼筋，無氟不會生成HF等有害物質，安全性高，并且粘結性好、通過穩定劑的添加，提高其存儲時間，防止其變質，液體速凝劑回彈量低，在噴射混凝土中添加本發明的無堿無氯無氟的綠色環保型液體速凝劑，可提高施工效率，市場價值可觀。無堿無氯無氟的環保型液體速凝劑用于噴射混凝土中，其摻量為水泥質量的3～7％。
3、液態無堿速凝劑配方生產技術
速凝劑主要用于噴射混凝土的施工，一般在隧道、涵洞、工礦建設中使用，在噴射混凝土使用時于噴嘴處加入使其快速硬化、凝固。傳統速凝劑一般具有強堿性，雖然能滿足噴射混凝土的使用要求，但同時也帶來了很多問題：噴射混凝土后期強度損失大、腐蝕性強，此外還可能造成環境污染，特別是對地下水環境的污染，揚塵多、回彈量大，不便于噴射混凝土濕法作業等；另一方面也可能引起混凝土堿骨料反應，導致混凝土后期強度保留率不到75％。
針對堿性速凝劑的這些問題，國內很多研究人員已經著手研究不含堿的速凝劑，即無堿速凝劑。無堿速凝劑一般呈弱酸性，對皮膚腐蝕性大大降低，在環保觀念日益加強的今天，無堿速凝劑逐步取代堿性速凝劑是大勢所趨，西方歐美國家已經完全淘汰堿性速凝劑，還有很多國家也正在大力推廣使用無堿速凝劑。但無堿速凝劑的發展才剛剛起步，技術還不成熟，仍存在許多急需解決的問題。
現有的無堿速凝劑含有大量氟離子、早期無強度、后期強度低、摻量較大、凝結時間較長、對鋼筋骨架腐蝕性強，嚴重阻礙了噴射混凝土施工，影響了施工質量，施工安全性無法得到保障。綜上所述，研制開發一種真正無堿并且性能優異的無氯無氟液態無堿速凝劑對國家隧道施工建設具有重大的意義。
本液態無堿速凝劑，解決了現有無堿速凝劑中氟、堿離子帶來的腐蝕性大、前期無強度、后期強度低、生產污染性大的問題。
優點：（1）本液態速凝劑中無氯無堿無氟，對混凝土后期強度無損失、腐蝕性小，不會污染環境，不會危害人體健康，且在不摻加堿的情況下不影響速凝劑對混凝土的凝結效果和剪切強度；（2）本技術以十八水合硫酸鋁為主要速凝組分；其中，十八水合硫酸鋁可以顯著縮短水泥的凝結時間；早強劑可顯著提高混凝土前期強度，保障工程質量，確保施工安全；穩定劑在一定程度上縮短了水泥的凝結時間并大幅提高砂漿的抗壓強度；表面活性劑為強陽離子聚電解質，凝聚力強，水解穩定性好，可以大幅度提高速凝劑的穩定性和適應性；（3）本無氯無氟液態無堿速凝劑對普通硅酸鹽水泥適應性好，凝結快，前期強度高，后期強度無損失；其制備過程中無污染，無外在廢棄廢水排放，是一種新型的地下工程噴射混凝土速凝材料。
4、環保早強型無堿液體速凝劑配方生產技術
無堿液體速凝劑一般用于噴射混凝土，為噴射混凝土用添加劑，狀態為液體；其成分一般為鋁鹽和酸復合而成。無堿液體速凝劑主要是引入大量三價鋁離子和硫酸根離子，硫酸根離子和鋁離子與水泥原有的鋁酸三鈣、硅酸三鈣及石膏共同反應生產二水石膏和鈣礬石晶體，進而能夠產生大量網格結構的鈣礬石并放出水化熱，使混凝土漿體在短時間內快速凝結而達到初期支護的作用。
目前對于無堿液體速凝劑的研究主要存在以下問題：現有的無堿液體速凝劑雖然能夠使得混凝土漿料快速凝結，但是混凝土的早期強度低甚至沒有強度，且生產設備要求高，環境過程復雜，同時使用大量的有害物質，對生態環境、施工環境、工人呼吸系統、眼睛、皮膚等造成不同程度的損害。目前常用的無堿液體速凝劑的原材料一般為鋁化合物，鋁離子在水中極易發生水解-聚合-沉淀的反應，且鋁鹽溶解度較小，隨著時間的延長，無堿液體速凝劑容易發生絮凝、沉淀、析晶等不穩定現象；而導致目前的無堿液體速凝劑的穩定期普遍較差，保存期通常為一周，有的甚至只有3天就出現沉淀，如何抑制高飽和鋁溶液的析晶和水解是解決無堿液體速凝劑穩定性的關鍵。
同時，無堿液體速凝劑的使用使噴射混凝土黏聚性差，導致噴射混凝土回彈較大。并且由于水化氟離子能夠產生水化物，使得混凝土具有較高的抗剪切力，水泥終凝所需時間大大減少，且氟離子還能起到絡合的作用，與水中的硫酸鋁結合在一起，產生絡合物，非常穩定，所以目前的無堿液體速凝劑中常用含氟化物為原料，經常采用氫氟酸、氟硅酸等，其添加量甚至高達25-30％，還會添加氟硅酸鎂、氟化鋁等物質；但是這些含氟物質經常接觸，極容易導致氟中毒，且對環境也存在較大影響。目前，雖然針對無堿速凝劑的堿含量和氟離子含量給出了明確限定，但是現有的部分無堿速凝劑仍舊在生產過程中使用了大量的含堿、含氯、含氟的原料。
并且，相比于堿性速凝劑，無堿速凝劑的使用會導致混凝土的1d強度低，早期沒強度影響初期防護效果，雖然在后期的強度有所提升，但是相比于堿性速凝劑仍然存在較大差異，后期強度損失會對混凝土的耐久性產生不良影響，降低實用性，且需要增加噴射混凝土強度等級等手段彌補后期強度損失，導致成本增加。
本無堿液體速凝劑真正無堿、低碳環保，既能夠增加噴射混凝土的早期強度，同時還能夠保證后期強度降低噴射混凝土回彈率，且具有較久存儲時間。
優點：(1)本無堿液體速凝劑可長時間存儲放置，放置90天以上不分層、不沉淀；(2)使用本無堿液體速凝劑，能夠縮短水泥膠砂的初凝和終凝時間，其初凝時間低于3min，終凝時間低于8min；(3)在水泥膠砂中添加本無堿液體速凝劑，可使水泥膠砂的6h砂漿強度在2MPa以上；(4)在混凝土中添加本無堿液體速凝劑，可提高噴射混凝土的早期強度和后期強度，其8h的噴射混凝土抗壓強度不小于10MPa，28d的抗壓強度比不低于100％，前期強度高能夠提高初支效率，后期強度高能夠增加混凝土的耐久性，延長混凝土的使用壽命；(5)在混凝土中添加本無堿液體速凝劑，可以提高混凝土的粘結性和附著率，降低回彈率，能夠保證混凝土使用較大量的粉煤灰(低碳混凝土，高性能噴射混凝土)的前提下，提高噴射混凝土的工作性，減少混凝土的浪費；(6)本無堿液體速凝劑的組分均為常見有機物、無機物，原料易得，且制備方法無需任何熱源，全程在35℃以下進行，無二氧化碳的產生和排放，真正實現低碳環保，且設備簡單，無固廢物，有利于推廣。
5、液體無堿速凝劑配方生產技術
速凝劑是一種能使噴射混凝土短時間內迅速凝結硬化的外加劑。依據施工工藝不同噴射技術分為干噴和濕噴，對應需要粉體速凝劑和液體速凝劑。鑒于混凝土均勻性、回彈量控制以及施工效率等方面的優勢，濕噴技術日益普及并取代干噴工藝。
液體速凝劑分為有堿液體速凝劑和無堿液體速凝劑。有堿液體速凝劑pH值高，可提高噴射混凝土1天的強度，但是堿性物質的引入會引起后期堿骨料反應，進而降低服役期混凝土結構的耐久性。此外，有堿速凝劑對施工現場工作環境的影響非常大。環保意識的提高也使得無堿速凝劑的大面積推廣成為可能。目前市面上的無堿速凝劑大多摻量大，凝結時間長，儲存穩定性差，1天強度低。
本液體無堿速凝劑制備方法簡單易操作，制得的速凝劑凝結時間短，1天強度高，儲存穩定性好。
本液體無堿速凝劑，通過增強劑實現其1天強度的快速增長，通過分散劑實現速凝劑懸浮體的有效分散，通過有機醇胺縮短其凝結時間，通過增稠劑提高速凝劑懸浮體的儲存穩定性。
本液體無堿速凝劑采用常溫制備，不需要額外加熱，節能環保；摻量6-9wt％，初凝時間小于5分鐘，終凝時間小于12分鐘，1天強度大于7兆帕，28天強度無損失；儲存穩定性好，3個月無沉淀無分層。
技術服務：噴射混凝土用無堿液體速凝劑技術資料費320元，含生產配方、原料介紹、工藝流程、檢測指標、使用方法等，技術全面詳細，直接應用于生產。
上一技術：巖板高柔性瓷磚膠
下一技術：穩泡型混凝土引氣劑
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