(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010979238.9
(22)申请日 2020.09.17
(71)申请人 刘翠芬
地址 051430 河北省石家庄市（栾城）装备
制造基地富城路11号
(72)发明人 赵明敏 贾二鹏 汪咏梅 刘昭洋
田献文 李茜茜 刘翠芬
(74)专利代理机构 石家庄海天知识产权代理有
限公司 13101
代理人 孟树勋
(51)Int.Cl.
C04B 24/28(2006.01)
C04B 22/08(2006.01)
C04B 28/04(2006.01)
(54)发明名称一种喷射混凝土回弹抑制剂及其使用方法(57)摘要一种喷射混凝土回弹抑制剂及其使用方法，回弹抑制剂是由下述原料混合而成的：复合掺合料50％～60％，纳米硅酸钙15％～30％，高效减水剂15％～25％，可再分散乳胶粉1％～5％，保水剂1％～5％，增稠剂1％～5％，激发剂0.5％～1.0％。在制备喷射混凝土时，将水泥、砂、石、回弹抑制剂一同加入搅拌机中搅拌，其掺量为胶凝材料总用量的3％～8％。本发明可在不添加减水剂和降低速凝剂掺量的情况下，大大降低喷射混凝土回弹率，改善喷射混凝土的工作性能，同时提高力学性能和耐久性能，特别适用于高性能喷射混凝土的制备。一次喷射厚度可达50cm以上，早期强度显著提高，避免了速凝剂对强度和耐久性等的不利影响，提高了施工效率，节约了工程 成本。权利要求书3页 说明书8页CN 111995285 A 2020.11.27
C N 111995285
A
1.一种喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料混合而成的：复合掺合料50％～60％，纳米硅酸钙15％～30％，高效减水剂15％～25％，可再分散乳胶粉1％～5％，保水剂1％～5％，增稠剂1％～5％，激发剂0.5％～1.0％，上述各组分的质量百分比之和为100％；
上述的复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：偏高岭土30％～40％，超细硅灰20％～30％，沸石粉20％～30％，磨细稻壳灰10％～15％，磷渣粉5％～10％，石灰石粉5％～10％，复合掺合料中各组分的质量百分比之和为100％；
上述的偏高岭土是高岭土经过800℃～900℃高温煅烧2h～3h后磨细制成，其颗粒粒径D50≤5μm；上述的超细硅灰为二氧化硅微粉，其中二氧化硅含量为92％～98％，比表面积为23000～25000m2/kg；上述的沸石粉为活性成分SiO2+Al2O3含量≥80％、粒径为100～200nm 的白粉末；上述磨细稻壳灰是稻壳经过600℃～700℃高温煅烧2h～3h后自然冷却、磨细制成的28d活性指数≥85％的粉体；上述的磷渣粉为比表面积≥500m2/kg、28d活性指数≥85％的工业废渣粉；上述的石灰石粉为比表面积≥550m2/kg、28d活性指数≥70％的白粉末；
上述的纳米硅酸钙是人工合成的平均粒径为50～150nm的水化硅酸钙粉体，其制备方法为：将质量百分比浓度为10％～15％的钙源水溶液、质量百分比浓度为5％～10％的硅源水溶液，分别同时滴加到固含量为5％～10％的高分子聚合物分散液中，钙硅摩尔比为1.2～1.7，钙源水溶液与高分子聚合物分散液的质量之比为0.7～1:1，滴加过程中高速搅拌速率为3000～5000rpm，反应温度为10℃～30℃，钙源水溶液滴加时间为5h～6h，硅源水溶液滴加时间为3h～4h，两者滴加完成继续搅拌10min～20min，得到乳白悬浮液，将制得的所述悬浮液进行喷雾干燥制得白粉末，即为平均粒径为50～150nm的纳米硅酸钙；上述的高效减水剂为萘系磺酸盐系缩合物，18％≤减水率≤25％，激发剂为硫酸钾、碳酸钾、偏硅酸 钾中的一组或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的可再分散乳胶粉为5010N型可再分散乳胶粉、5024N型可再分散乳胶粉中的一种或两种的组合。
3.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的保水剂为聚环氧乙烷，分子量为10万～100万的白粉末。
4.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的增稠剂为水合硅酸镁超细粉、拟薄水铝石中的一组或两种的组合。
5.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的超细硅灰即二氧化硅微粉是从硅石熔融蒸汽中冷凝捕集到的一种白球状二氧化硅微粉。
6.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的钙源水溶液是将氯化钙、硝酸钙溶于水制得钙源水溶液；硅源水溶液是将偏硅酸钠或者九水合硅酸钠溶于水制得硅源水溶液。
7.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于上述的高分子聚合物分散液是由下述组分及质量份数的原料制成的：分子量为4000～5000的异戊烯醇聚氧乙烯醚大单体100份，硅烷偶联剂即乙烯基三乙氧基硅烷3份，不饱和羧酸即富马酸10份，链转移剂即巯基丙酸0.4份，引发剂0.7份，去离子水，
引发剂为0.2份抗坏血酸和0.5份过氧化氢的组合；所述高分子聚合物分散液的制备方法包括如下工艺步骤：将异戊烯醇聚氧乙烯醚、乙烯
基三乙氧基硅烷和60份去离子水加入反应釜中，开动搅拌器，加热升温，同时将巯基丙酸和部分引发剂即0.2份抗坏血酸溶于38份去离子水中配置成A料液；将富马酸加入40份去离子水中配置成B液；当反应釜内温度升至50℃时，向釜底加入剩余的引发剂即0.5份过氧化氢，同时滴加A料液、B料液，A料液滴加时间为130分钟，B料液滴加时间为100分钟，A料液、B料液滴加完后继续在50℃再保温反应1.0小时，反应结束，加入去离子水稀释至固含量为5％～10％，即得到高分子聚合物分散液。
8.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料混合而成的：复合掺合料50％，纳米硅酸钙20％，高效减水剂20％，可再分散乳胶粉2％，保水剂5％，增稠剂2％，激发剂1.0％；上述的复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：偏高岭土30％，超细硅灰25％，沸石粉20％，磨细稻壳灰15％，磷渣粉5％，石灰石粉5％；上述的偏高岭土是高岭土经过850℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50≤5μm；上述的超细硅灰为二氧化硅微粉，其中二氧化硅含量为95％，比表面积为24000m2/kg；上述的沸石粉为活性成分SiO2+Al2O3含量为82％、平均粒径为170nm的白粉末；上述磨细稻壳灰是稻壳经过650℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的28d活性指数为88％的粉体；上述的磷渣粉为比表面积为520m2/kg、28d活性指数为88％的工业废渣粉；上述的石灰石粉为比表面积是600m2/kg、28d活性指数是73％的白粉末；上述的纳米硅酸钙是人工合成的平均
粒径为110nm的水化硅酸钙粉体，其制备方法为：将质量百分比浓度为12％的钙源水溶液、质量百分比浓度为8％的硅源水溶液，分别同时滴加到固含量为7％的高分子聚合物分散液中，钙硅摩尔比为1.5，钙源水溶液与高分子聚合物分散液的质量之比为0.7:1，滴加过程中高速搅拌速率为3000rpm，反应温度为20℃，钙源水溶液滴加时间为5h，硅源水溶液滴加时间为3h，两者滴加完成继续搅拌10min，得到乳白悬浮液，将制得的所述悬浮液进行喷雾干燥制得白粉末，即为平均粒径为110nm的纳米硅酸钙；上述的高效减水剂为萘系磺酸盐系缩合物，减水率为20％，激发剂为硫酸钾、偏硅酸钾两种原料的组合，硫酸钾与偏硅酸钾的质量之比为1:1.5；上述的可再分散乳胶粉为5010N型可再分散乳胶粉；上述的保水剂为聚环氧乙烷，分子量为50万的白粉末；上述的增稠剂为水合硅酸镁超细粉；上述的钙源水溶液是将氯化钙溶于水制得钙源水溶液；硅源水溶液是将偏硅酸钠溶于水制得硅源水溶液。
9.根据权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂，其特征在于它是由下述组分及质量百分比的原料混合而成的：复合掺合料52％，纳米硅酸钙23％，高效减水剂15％，可再分散乳胶粉2％，保水剂3％，增稠剂4％，激发剂1.0％；上述的复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：偏高岭土37％，超细硅灰20％，沸石粉20％，磨细稻壳灰10％，磷渣粉6％，石灰石粉7％；上述的偏高岭土是高岭土经过900℃高温煅烧3h后磨细制成，其颗粒粒径D50≤4μm；上述的超细硅灰为二氧化硅微粉，其中二氧化硅含量为96％，比表面积为25000m2/kg；上述的沸石粉为活性成分SiO2+Al2O3含量为85％、平均粒径为120nm的白粉末；上述磨细稻壳灰是稻壳经过600℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的28d活性指
数为87％的粉体；上述的磷渣粉为比表面积是550m2/kg、28d活性指数是88％的工业废渣粉；上述的石灰石粉为比表面积是650m2/kg、28d活性指数是76％的白粉末；上述的纳米硅酸钙是人工合成的平均粒径为85nm的水化硅酸钙粉体，其制备方法为：将质量百分比浓度为10％的钙源水溶液、质量百分比浓度为8％的硅源水溶液，分别同时滴加到固含量为7％的高分子聚合物分
散液中，钙硅摩尔比为1.25，钙源水溶液与高分子聚合物分散液的质量之比为0.8:1，滴加过程中高速搅拌速率为4000rpm，反应温度为10℃，钙源水溶液滴加时间为6h，硅源水溶液滴加时间为4h，两者滴加完成继续搅拌15min，得到乳白悬浮液，将制得的所述悬浮液进行喷雾干燥制得白粉末，即为平均粒径为85nm的纳米硅酸钙；上述的高效减水剂为萘系磺酸盐系缩合物，减水率为20％，上述的激发剂为偏硅酸钾；上述的可再分散乳胶粉为5010N型可再分散乳胶粉；上述的保水剂为聚环氧乙烷，分子量为80万的白粉末；上述的增稠剂为拟薄水铝石；上述的钙源水溶液是将硝酸钙溶于水制得钙源水溶液；硅源水溶液是将九水合硅酸钠溶于水制得硅源水溶液。
10.一种权利要求1所述的喷射混凝土回弹抑制剂的使用方法，其特征在于是在制备喷射混凝土时，将水泥、砂、石、喷射混凝土回弹抑制剂一同加入搅拌机中搅拌，回弹抑制剂掺量为胶凝材料总用量的3％～8％。
一种喷射混凝土回弹抑制剂及其使用方法技术领域
[0001]本发明涉及一种喷射混凝土回弹抑制剂，属于混凝土外加剂技术领域，本发明还涉及所述喷射混凝土回弹抑制剂的使用方法。
背景技术
[0002]湿法喷射混凝土，是预先按坍落度要求拌和完成的混凝土，喷射不产生粉尘，施工环境好，回弹率相对较低，喷射混凝土的密实度得到提高，从而强度也得到了提高。由于湿法喷射混凝土具有显著的优点，从而逐步得到了应用。但是有的施工中对混凝土配合比设计和控制不严格，以及施工技术控制不严格，也造成了湿法喷射混凝土的回弹率高，从而造成了原材料有较大的浪费。
[0003]受湿喷工艺自身限制，混凝土在喷射施工中不可避免地会发生回弹。这会产生三个问题：一是由于回弹料很难重复利用，回弹物料的损失和清理将会大幅地增加施工成本；二是回弹料还会提高空气中的粉尘浓度，不利于施工人员的人身健康；三是回弹的物料中主要为粗骨料，粗骨料的损失近似于提高了喷射混凝土中的胶凝材料用量和砂率，增大了喷射混凝土的收缩开裂风险，不利于其耐久性。
[0004]近年来，我国水利水电、公路、铁路等行业的地下空间开发力度不断加大，湿喷混凝土支护技术的应用领域更加广泛，喷射混凝土的回弹率作为施工中的一个重要的经济指标，提高湿喷混凝土回弹率的控制水平也更为迫切。目前喷射混凝土通常需要添加减水剂和速凝剂，通过缩短混凝土凝结时间，一定程度降低喷射混凝土回弹率。但由于现有的速凝剂产品与水泥存在适应性问题，有碱类速凝剂由于碱
含量高，会导致混凝土后期强度严重下降，存在碱骨料破坏等耐久性问题，无碱类速凝剂掺量高，工程成本大大提高。为此，有必要开发一种喷射混凝土回弹抑制剂，无需掺入减水剂，减少速凝剂的用量条件下，通过喷射混凝土回弹抑制剂，降低喷射混凝土回弹率，同时提高混凝土的强度和耐久性能。
[0005]发明人检索到以下相关专利文献：CN102786256A公开了一种喷射混凝土用液体速凝剂及其应用，喷射混凝土用液体速凝剂包括如下重量百分比的组分：硫酸铝30～50％，三乙醇胺0.5～1.5％，铝酸盐10～30％，纤维素1.0～5.0％，高效减水剂5～10％，余量为水。在喷射混凝土施工中，所述的速凝剂的掺量为水泥的2～5％。CN102079642A公开了一种新型喷射混凝土用液体无碱速凝剂，，其组成特点在于以硫酸铝、氟化钠、硫酸镁为主剂，高效减水剂、稳定剂、悬浮剂、消泡剂、为辅剂的速凝剂。
[0006]以上这些技术对于如何使喷射混凝土回弹抑制剂能在降低速凝剂用量的情况下，大大降低喷射混凝土回弹率，改善混凝土工作性能，同时提高混凝土强度和耐久性，减少混凝土开裂风险，并未给出具体的指导方案。
发明内容
[0007]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种喷射混凝土回弹抑制剂，它可在降低速凝剂用量的情况下，大大降低喷射混凝土回弹率，改善混凝土工作性能，同时提高混凝土
说 明 书
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