CN107986671A - 一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料。本发明所述喷射混凝土专用复合掺合料由以下组分按照一定的质量比例混合而成：减水剂4%~30%，增稠剂0.1%~1%，引气剂0%~0.01%，消泡剂0%~0.01%，缓凝剂0%~0.8%，矿物掺和料70%~95%，将上述原材料按照一定的比例混合后即可得到。本发明所采用的原材料均为市场上常用的原材料，适合大规模生产。采用本发明后的喷射混凝土回弹率降低到5%以下，抗蚀系数提高到90%以上，抗硫酸盐等级提高到KS150以上，氯离子扩散系数降低到0.9×10‑12以下。
Description
技术领域：
本发明涉及一种喷射混凝土专用掺和料，尤其是湿喷型喷射混凝土专用掺和料，用于降低喷射混凝土回弹率，提高混凝土抗有害离子侵蚀能力。
背景技术：
喷射混凝土是利用压缩空气或者其他动力将混凝土拌合物以高速喷射到受喷面上，在几分钟内迅速凝结硬化成型的混凝土。喷射混凝土具有早期强度高、施工方便等性能，是隧道支护，井巷围岩，地基加固等地下工程主要的早期支护材料。喷射混凝土根据喷射工艺可以分为干喷法和湿喷法，其中干喷法工作面粉尘浓度高，回弹率高，且混凝土强度低，该施工工艺比较落后；为降低粉尘，在干喷法混凝土配合比的基础上，预先将混凝土加水拌合均匀后，施工时在喷嘴处加入速凝剂，形成了湿喷法。虽然湿喷法工作环境有了大幅改善，喷射混凝土回弹率有所降低，但是大部分现场回弹率仍然有15％以上，这些回弹下的混凝土大部分被浪费掉。
为改善喷射混凝土浪费严重现象，国内外专家学者从多方面改善混凝土性能，力求降低混凝土回弹率。发明专利CN106082750A和CN1171378A公开了两种改善喷射混凝土回弹量的方法，但是这两种方法均是从缩短混凝土凝结时间的角度降低混凝土回弹率，但是施工现场大量的混凝土是在凝结硬化前掉落的，通过缩短凝结时间的办法不能显著降低混凝土回弹率。发明专利CN1900002A公开了一种低回弹高强度的喷射混凝土外加剂的配制方法，已经开始从改善混凝土粘聚性的角度改善喷射混凝土的回弹率，但是该方法由于将所有的外加剂配制成一种，因此，该方法只适合于干喷法施工，且该专利所述配合比中的原材料均没有防腐效果，对于有防腐性能要求的混凝土也不适用。发明专利CN102826774A公开了一种纳米掺和料可将混凝土的回弹率降低到8％以内，但是该专利采用的纳米掺和料成本较高，采用该专利配制混凝土所增加的成本远远大于混凝土掉落所损耗的成本，该专利的可操作性不强。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题喷射混凝土回弹率高，浪费现象严重的问题，它应具有防回弹、减水、防腐等功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，由以下组分按照质量比例混合而成：
减水剂4％～30％，
增稠剂0.1％～1％，
引气剂0％～0.01％，
消泡剂0％～0.01％，
缓凝剂0％～0.8％，
矿物掺和料70％～95％。
其中减水剂的作用是在较低水胶比的情况下提高混凝土的和易性，提高混凝土强度。增稠剂的主要作用是提高混凝土粘聚性，确保混凝土在凝结之前对侧壁有较好的粘附作用，减少混凝土在凝结之前的回弹率，其作用机理是约束混凝土中的自由水，限制水泥浆的自由变形，提高混凝土的屈服应力，使喷射混凝土在凝结前抗剪性能提高，混凝土附着力提高。引起剂和消泡剂的作用是确保原材料不断变化的情况下，混凝土含气量稳定，提高混凝土抗冻融循环破坏的能力，若混凝土含气量稳定可不加引气剂或者消泡剂。缓凝剂是确保混凝土在机喷前工作性能的稳定，若需要的保坍时间在20min以内，可不加缓凝剂。矿物掺合料主要降低侵入混凝土中硫酸根离子浓度并细化毛细孔的孔径，抑制氢氧化钙从水泥石中析出的速度，达到延缓石膏和钙矾石晶体的生成，起到抑制其膨胀破坏的作用，进而起到延缓混凝土硫酸盐侵蚀破坏的速度。
所述减水剂为萘系、丙酮及聚羧酸系减水剂中的任意一种或者多种。
所述增稠剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的任意一种或者多种；其纤维素醚分子量在10万以上，聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的分子量在500万以上；
所述引气剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、三萜皂苷引气剂中的任意一种或者多种；
所述消泡剂为有机硅类、聚硅氧烷类消泡剂中的任意一种或者多种；
所述缓凝剂为糖钠、葡萄糖、蔗糖中的任意一种或者多种；
所述矿物掺和料为粉煤灰、矿渣、硅灰、石灰石粉、超细碳酸钙、沸石粉中的任意一种或者多种。
所述低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料主要是在湿喷型喷射混凝土中使用，掺量为胶凝材料质量的3％～10％，使用时与水泥、砂同时加入搅拌机中搅拌，机喷时需要在喷嘴处添加速凝剂。
使用以上技术方案后，本发明所述的低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料具有以下有益效果：
(1)可以将喷射混凝土回弹率降低到5％以下，大幅降低喷射混凝土的浪费现象，降低工程造价；
(2)混凝土的抗蚀系数提高到90％以上，混凝土抗硫酸盐等级可以提高到KS150以上，氯离子扩散系数降低到0.9×10-12以下，混凝土耐久性大幅提高；
(3)使用该复合掺和料后不需要添加其它减水剂、防腐剂等外加剂，减少由于外加剂过多引起的漏掺或少掺的现象；
(4)混凝土坍落度损失低，可在2小时内任意调整混凝土的坍落度损失，可实现一个湿喷站供应多个工程，降低建站成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和部分数据对本发明做出进一步的详细说明，此处所使用的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
聚羧酸减水剂8％；
15万分子量纤维素醚0.2％；
十二烷基硫酸钠0.001％；
糖钠0.6％；
硅灰50％；
粉煤灰41.199％。
所用的混凝土配合比为水泥:机制砂:细石:复合掺和料:水＝440:865:865:22:184，所得的混凝土性能见表1。
实施例二
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
萘系减水剂18％；
500万分子量聚丙烯酰胺0.4％；
有机硅消泡剂0.001％；
糖钠0.6％；
硅灰40％；
矿渣40.999％。
所用的混凝土配合比为水泥:河砂:细石:复合掺和料:水＝450:865:865:20:184，所得的混凝土性能见表1。
实施例三
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
丙酮30％；
10万分子量纤维素醚0.3％；
脂肪醇聚氧乙烯醚0.001％；
葡萄糖0.7％；
沸石粉60％；
石灰石粉8.999％。
所用的混凝土配合比为水泥:机制砂:细石:复合掺和料:水＝400:885:885:18:164，所得的混凝土性能见表1。
实施例四
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
聚羧酸减水剂8％；
800万分子量聚乙烯醇0.5％；
葡萄糖0.3％；
石灰石粉91.2％。
所用的混凝土配合比为水泥:机制砂:河砂:细石:复合掺和料:水＝440:432:432:865:22:184，所得的混凝土性能见表1。
实施例五
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
萘系减水剂20％；
纤维素醚0.2％；
500万分子量聚乙烯醇0.2％
三萜皂苷引气剂0.0007％；
沸石粉50％；
粉煤灰29.5993％。
所用的混凝土配合比为水泥:机制砂:细石:复合掺和料:水＝400:885:885:20:160，所得的混凝土性能见表1。
实施例六
一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其基本组成为：
聚羧酸减水剂6％；
1000万分子量聚丙烯酰胺0.15％；
聚硅氧烷类消泡剂0.001％；
蔗糖0.4％；
超细碳酸钙50％；
粉煤灰41.199％。
所用的混凝土配合比为水泥:河砂:细石:复合掺和料:水＝400:885:885:30:163，所得的混凝土性能见表1。
表1掺复合掺和料的喷射混凝土性能
目前工程中常用的喷射混凝土回弹率普遍都在20％以上，添加低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料后，混凝土回弹率可以降低到5％以下，可以大幅降低混凝土回弹率，节约成本。另外可以根据现场使用要求调整混凝土的保坍时间，最长可以保证混凝土2h坍落度损失在30％以内。混凝土的抗蚀系数，氯离子渗透系数，抗硫酸盐等级等耐久性指标均满足国标的要求。
Claims (3)
1.一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其特征在于，由以下组分按照质量比例混合而成：
减水剂 4%~30%，
增稠剂 0.1%~1%，
引气剂 0%~0.01%，
消泡剂 0%~0.01%，
缓凝剂 0%~0.8%，
矿物掺和料 70%~95%。
2.根据权利要求1所述的一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，其特征在于，所述减水剂为萘系、丙酮及聚羧酸系减水剂中的任意一种或者多种；
所述增稠剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的任意一种或者多种；所述纤维素醚分子量在10万以上，聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的分子量在500万以上；
所述引气剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、三萜皂苷引气剂中的任意一种或者多种；
所述消泡剂为有机硅类、聚硅氧烷类消泡剂中的任意一种或者多种；
所述缓凝剂为糖钠、葡萄糖、蔗糖中的任意一种或者多种；
所述矿物掺和料为粉煤灰、矿渣、硅灰、石灰石粉、超细碳酸钙、沸石粉中的任意一种或者多种。
3.权利要求1或2所述的一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料的应用方法，其特征在于：所述复合掺和料应用于湿喷型喷射混凝土中使用，掺量为胶凝材料质量的3%～10%。
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