摘 要

随着我国经济建设的迅速发展，基础设施建设越来越受重视，尤其是在交通运输、地下铁路等方面，大量隧道的建设加快了喷射混凝土技术的发展。速凝剂作为喷射混凝土生产工艺中必不可少的材料，其性能对喷射混凝土质量影响十分明显。目前，在湿喷混凝土工艺中，液体速凝剂存在含碱量高、稳定性差、掺量高和对混凝土后期强度影响较大等缺陷，因此，研制出一种满足市场需求的无碱无氯液体速凝剂对喷射混凝土技术的发展有重要意义。

本文针对合成无碱无氯液体速凝剂的特点，对合成的主要原材料进行了选择、对配比进行了优化。本合成工艺的主要特点为：合成温度低、无“三废”排放、工艺简单、绿色环保。将水加热到65℃；在持续搅拌的条件下加入硫酸铝直到溶解至小颗粒悬浮物状；加入稳定剂和二乙醇胺，恒温搅拌至硫酸铝全部溶解为澄清透明溶液，反应30min；加入硫酸镁，搅拌至全部溶解后停止加热；加入酸后搅拌直至溶液冷却至室温。通过该合成工艺，本文制备了绿色环保，无任何有毒有害成分，且在5-6%掺量就能满足JC477-2005标准的技术指标要求的液态速凝剂（简称GSN-1），其早期强度提升明显，28d强度保有率接近100%。

合成速凝剂质量的稳定性主要表现在：储存一定时间后，速凝剂无晶体析出，掺量不变且性能稳定。对速凝剂稳定性进行研究，实验结果表明，在0-35℃温度范围内储存，速凝剂能保持其效果，并且低温储存更利于保证速凝剂性能的稳定性。在使用时环境温度低于25℃会造成速凝剂效果明显下降，凝结时间显著延长，环境温度高于25℃则效果会有所增强。

关键词：喷射混凝土,液体速凝剂,合成工艺,凝结时间，稳定性

Abstract

With the rapid development of economy in our country, the construction of infrastructure receives more and more attention, especially the transportation and the underground railway. The development of the sprayed concrete technology especially wet sprayed concrete technique is speed up because of the construction of lots of tunnels. As an essential part of wet sprayed concrete technique, the property of the accelerated agent affect the quality of shortcrete significantly. Nowadays, the liquid accelerated agent produced has many defects, such as high alkali content, poor stability, high dosage and the greater negative influence on long-term strength of concrete. So it's of paramount significance on the development of sprayed concrete to develop a non-alkali and chlorine liquid accelerated agent which can meet the market requirements.

According to the characteristics of the synthetic liquid accelerator without alkali and chlorine, the raw materials and mixing proportion for synthesis were chosen and optimizing in this paper. The main characteristics of this synthesis process were low synthesis temperature, no discharge of the three wastes and simple process.Dissolved aluminum sulfate in the water of 65 degree to small suspended particles and then stabilizer and diethanolamine were added. After the aluminum sulfate was dissolved to clear solution under constant stirring for 30 min the magnesium sulfate was mixed and stirred to be dissolved completely before heating halting. Then acid was added and stirred until the solution had been cooled to room temperature. Through the synthesis process a liquid accelerated agent were prepared, The liquid accelerated isenvironmentally friendly with simple production process and no poisonous elements. Only 6-7% dosage can meet the requirements of JC477-2005, it can improved 1d strength significantly and made the 28 d strength retention rate close to 100%.

The stability of the accelerating agent quality mainly displays as no crystal precipitated after being stored for a certain time and stable performance with certain dosage. GSN can keep its effect between 0 and 35℃, and that low temperature storage benefits the stability of GSN. Being used under the temperature lower than 25℃ can cause the effect of accelerated agent decline dramatically and the setting time extend

Key words：shotcrete, liquid accelerator，Synthesis process，setting time，stabilization

目录

摘要 1

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2速凝剂的研究现状及存在的问题 3

1.2.1国外研究现状 3

1.2.2国内研究现状 3

1.2.3无碱液体速凝剂发展方向及存在的问题 4

1.3选题依据与研究内容 5

1.3.1选题依据及其意义 5

1.3.2主要研究内容 5

1.4 研究技术方案……...……...…………...…….................................................5

第二章 原材料及其试验方法 7

2.1原材料 7

2.1.1合成速凝剂的原材料及要求 7

2.1.2其他实验材料 7

2.2主要实验器材与试验方法 9

2.2.1水泥凝结时间和力学性能测试 9

2.2.2速凝剂稳定性测试 10

第三章 无碱无氯液体速凝剂的制备 11

3.1原材料的的选择 11

3.2各组成材料对水泥凝结时间的影响 11

3.2.1硫酸铝对水泥凝结时间的影响 12

3.2.2二乙醇胺对水泥时间凝结时间的影响 12

3.2.3 pH调节剂对水泥凝结时间的影响 13

3.2.4稳定剂对水泥凝结时间的影响 14

3.3无碱无氯液体速凝剂的制备及优化 14

3.3.1速凝剂的制备工艺 14

3.3.2速凝剂配合比优化 16

3.4本章小结 17

第四章 无碱无氯液体速凝剂的性能 19

4.1温度对速凝剂的影响 19

4.1.1储存温度及时间对速凝剂的影响 19

4.1.2施工环境温度对速凝剂的影响 20

4.2本章小结 21

第五章 结论与展望 22

5.1结论 22

5.2展望 22

参考文献 23

致谢 24

第一章 绪论

1.1研究背景

随着科学技术、社会经济的不断发展，我国的交通运输基础建设也随之高速发展，大批铁路和地铁隧道、水管涵洞需要建设。为了保证隧道工程的安全进行，需要在建设过程中快速地对围岩进行加固，确保隧道不坍塌。而在隧道、涵洞的建设过程中使用喷射混凝土技术进行快速加固围岩是非常有效的方法。

喷射混凝土是采用喷射机械设备，利用压缩空气或其他动力，将按一定配比拌制的混凝土拌和料，高速喷射到受喷面后快速凝结硬化的一种混凝土。喷射混凝土一般不需要架设模板、振捣，主要是利用喷射过程中水泥与骨料的连续撞击、压实形成冲击挤压密实，具有施工准备简单、节约投资、降低成本；有效加快施工进度；强度增长快、密实度良好等特点。喷射混凝土技术的应用也带动了速凝剂的快速发展。速凝剂是使实现喷射混凝土技术的关键性因素之一，是喷射混凝土施工中不可缺少的添加剂。因而在地下工程、矿山井巷、隧道等工程中锚喷支护以及堵漏和抢修工程中得到广泛应用。

喷射混凝土的历史可以追溯到100年前。在早期使用中，喷射技术主要运用于封闭土石表面以防止其风化，选用的材料以砂浆为主，由于早期应用时水泥砂浆凝结较慢，严重影响了施工的进度和质量，如何使砂浆混凝土快速凝结成了当时使用喷射混凝土的技术瓶颈。直到20世纪30年代第一代速凝剂的研制成功^[1]，突破了这一瓶颈，使得砂浆混凝土能快速凝结硬化而达到粘结在作业面表面的目的，有效防止了砂浆混凝土的塌落。在喷射机械和速凝剂不断提高的影响下，喷射混凝土的大范围推广和使用进入了黄金时期，从此，喷射混凝土技术在隧道支护、巷道加固、道路快速抢修、城市堵漏等方面被广泛使用^[1]。喷射混凝土技术在我国的使用是从20世纪50年代开始，经过60年代国内速凝剂的研制成功，70年代到80年代初外加剂的蓬勃发展以及混凝土喷射机械的进步^[2]，喷射混凝土技术取得了从无到有，从小到大的发展。改革开放以后，经济发展迅速，随之城市和道路基础建设大力发展，喷射混凝土的应用前景更加的广阔。

喷射混凝土从施工工艺上可以分为干式喷射、湿式喷射和造壳喷射三种，其中干式喷射工艺和湿式喷射工艺是目前在施工中广泛使用的两种喷射混凝土工艺。干式喷射混凝土有操作简单、能高空远距离输送和混凝土高密实等方面的优势，但其缺点也很明显，由于喷射过程中材料与水在喷嘴外混合，导致混凝土回弹量大，水胶比难控制，影响混凝土质量，而且施工现场灰尘很大，环境恶劣。相比而言，湿式喷射工艺解决了这些问题，通过喷射混凝土提前拌合，降低了回弹量和现场粉尘，改善了施工环境；由于混凝土在拌合楼预制，材料能与水混合均匀，水胶比容易控制；能适应大机械大规模施工，生产效率得到提高。湿喷的缺点就是设备昂贵、难操作，使用成本较高。