CN108017353A - 喷射混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷射混凝土，属于高性能混凝土领域，旨在解决喷射混凝土在使用过程中原材料浪费的问题。该种喷射混凝土，按重量份数计，其原料包括：水190‑214份、硅酸盐水泥380‑428份、砂950‑990份、碎石610‑684份、减水剂5.86‑7.06份、速凝剂16‑16.32份、2,6‑二甲基‑7‑辛烯‑2‑醇0.7‑0.9份、顺式‑3‑己烯醇甲酸酯0.6‑1份。该喷射混凝土喷射至受喷面后，原料颗粒的粘聚力增加，从而使原料颗粒及时吸附至喷射面，降低喷射混凝土的回弹率。

Description

喷射混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及高性能混凝土领域，更具体的说，它涉及一种喷射混凝土及其制备方法。
背景技术
喷射混凝土是通过喷射机将混凝土高速喷射到受喷面上，之后快速凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土在施工过程中，水泥中的石膏在速凝剂的作用下成为硫酸钠,失去缓凝效果,从而促使水泥中的C3A迅速水化，析出C3A的水化产物晶体，水泥泥浆迅速硬化，达到早强的效果，同时掺入速凝剂的混凝土一般可以在五分钟内初凝，十分钟内终凝。
混凝土喷射技术主要有干喷和湿喷两种，干喷是将水泥、砂石骨料以及速凝剂按照一定的比例混合，之后放入湿喷机内，然后由压缩空气将混合料高速喷射到工作面上。由于干喷过程中水灰比控制不易，在喷射混凝土的过程中，混凝土的回弹率甚至达到40％-50％，不但导致了混凝土材料的浪费，也使粉尘飞扬、施工环境恶化，影响施工人员的健康。
湿喷是预先按照一定水灰比将水泥、砂石骨料及外加剂进行搅拌，再利用压缩空气将混凝土输送至喷嘴处与速凝剂混合。但是，即使湿喷技术相对于干喷技术，大大降低了粉尘污染和混凝土喷射过程中的回弹率，但是喷射混凝土的回弹率较大仍然是不可忽视的。喷射混凝土在使用过程中，喷射混凝土喷射回弹的本质是原料颗粒之间的撞击问题，原料的颗粒之间一旦没有经过碰撞，喷射混凝土撞击喷射面后没有能量损失，则表示原料颗粒完全被喷射面回弹，导致原材料浪费较为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷射混凝土，该喷射混凝土喷射至受喷面后，原料颗粒的粘聚力增加，从而使原料颗粒及时吸附至喷射面，降低喷射混凝土的回弹率。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种喷射混凝土，按重量份数计，其原料包括：水190-214份、硅酸盐水泥380-428份、砂950-990份、碎石610-684份、减水剂5.86-7.06份、速凝剂16-16.32份、2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.7-0.9份、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.6-1份。
优选的，所述2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇与顺式-3-己烯醇甲酸酯的质量比为1:1。
优选的，所述速凝剂为聚合硫酸铝、碳酸钠的混合物。
优选的，所述聚合硫酸铝与碳酸钠的质量比为1:1。
优选的，所述减水剂为季铵盐聚羧酸减水剂。
优选的，所述碎石的粒径为8-12mm，表观密度为2600kg/m3，松散堆积密度为1100kg/m3，松散堆积空隙率为70％，压碎值为6％，含泥量为0.4％，14天的碱集料反应膨胀率为0.03％。
优选的，所述砂为连续级配，其中粒径大于5.0mm占砂的重量百分数为2％，粒径在2.5mm-5.0mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在1.2mm-2.5mm之间占砂的重量百分数为15％，粒径在0.5mm-1.2mm之间占砂的重量百分数为12％，粒径在0.1mm-0.5mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在0.10mm-0.1mm之间占砂的重量百分数为24％，粒径小于0.12mm占砂的重量百分数为11％。
本发明的另一目的在于提供上述所述喷射混凝土的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：取砂、碎石进行搅拌，搅拌时间为15-17s，得到混合物；
S2：取硅酸盐水泥加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为17-19s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇、顺式-3-己烯醇甲酸酯、水加入超声搅拌仪中，搅拌时间为36-38min，之后加入减水剂、速凝剂，搅拌1-3min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
优选的，所述步骤S3中，反应体系温度为90-110℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备得到的喷射混凝土喷射至受喷面后，原料颗粒的粘聚力增加，从而使原料颗粒及时吸附至喷射面，降低喷射混凝土的回弹率。
2、本发明中的2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇、顺式-3-己烯醇甲酸酯首先进行了聚合反应，同时分子中的羟基极性较强，生成的聚合物在水泥中逐渐团聚，增加了水泥泥浆的粘度，同时通过调节2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇、顺式-3-己烯醇甲酸酯的配比，当喷射混凝土喷射至受喷面时，原料颗粒被喷射面及时吸附，减少原料颗粒的回弹，从而减少原材料的浪费。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
一、制作实施例。
实施例1
S1：取砂970kg、碎石647kg进行搅拌，搅拌时间为16s，得到混合物，其中碎石的粒径为10mm；
S2：取硅酸盐水泥404kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.8kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.8kg、水202kg加入超声搅拌仪中，反应温度为100℃，搅拌时间为37min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂6.46kg、聚合硫酸铝8.08kg、碳酸钠8.08kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
实施例2
S1：取砂950kg、碎石610kg进行搅拌，搅拌时间为15s，得到混合物，其中碎石的粒径为12mm；
S2：取硅酸盐水泥428kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为17s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.8kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯1kg、水190kg加入超声搅拌仪中，反应温度为90℃，搅拌时间为36min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂5.86kg、聚合硫酸铝8.16kg、碳酸钠8.16kg，搅拌1min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
实施例3
S1：取砂990kg、碎石610kg进行搅拌，搅拌时间为15s，得到混合物，其中碎石的粒径为12mm；
S2：取硅酸盐水泥380kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为19s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.9kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯1kg、水190kg加入超声搅拌仪中，反应温度为110℃，搅拌时间为36min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂5.86kg、聚合硫酸铝8.16kg、碳酸钠8kg，搅拌3min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
实施例4
S1：取砂950kg、碎石610kg进行搅拌，搅拌时间为17s，得到混合物，其中碎石的粒径为8mm；
S2：取硅酸盐水泥428kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.7kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.8kg、水214kg加入超声搅拌仪中，反应温度为90℃，搅拌时间为36min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂7.06kg、聚合硫酸铝8kg、碳酸钠8.16kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
实施例5
S1：取砂990kg、碎石684kg进行搅拌，搅拌时间为17s，得到混合物，其中碎石的粒径为8mm；
S2：取硅酸盐水泥380kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为17s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.8kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.8kg、水214kg加入超声搅拌仪中，反应温度为110℃，搅拌时间为38min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂7.06kg、聚合硫酸铝8kg、碳酸钠8kg，搅拌1min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
实施例6
S1：取砂950kg、碎石684kg进行搅拌，搅拌时间为15s，得到混合物，其中碎石的粒径为8mm；
S2：取硅酸盐水泥428kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为19s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.9kg、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.6kg、水214kg加入超声搅拌仪中，反应温度为90℃，搅拌时间为38min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂5.86kg、聚合硫酸铝8kg、碳酸钠8.16kg，搅拌3min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
二、制作对比例
对比例1
S1：取砂970kg、碎石647kg进行搅拌，搅拌时间为16s，得到混合物，其中碎石的粒径为10mm；
S2：取硅酸盐水泥404kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取季铵盐聚羧酸减水剂6.46kg、聚合硫酸铝8.08kg、碳酸钠8.08kg、水202kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
对比例2
S1：取砂970kg、碎石647kg进行搅拌，搅拌时间为16s，得到混合物，其中碎石的粒径为10mm；
S2：取硅酸盐水泥404kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取季铵盐聚羧酸减水剂6.46kg、聚合硫酸铝8.08kg、碳酸钠8.08kg、水202kg、聚乙烯醇16.16kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
对比例3
S1：取砂970kg、碎石647kg进行搅拌，搅拌时间为16s，得到混合物，其中碎石的粒径为10mm；
S2：取硅酸盐水泥404kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.8kg、水202kg加入超声搅拌仪中，反应温度为100℃，搅拌时间为37min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂6.46kg、聚合硫酸铝8.08kg、碳酸钠8.08kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
对比例4
S1：取砂970kg、碎石647kg进行搅拌，搅拌时间为16s，得到混合物，其中碎石的粒径为10mm；
S2：取硅酸盐水泥404kg加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为18s，得到混合物；
S3：取顺式-3-己烯醇甲酸酯0.8kg、水202kg加入超声搅拌仪中，反应温度为100℃，搅拌时间为37min，之后加入季铵盐聚羧酸减水剂6.46kg、聚合硫酸铝8.08kg、碳酸钠8.08kg，搅拌2min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
以上各实施例与对比例中，碎石的表观密度为2600kg/m3，松散堆积密度为1100kg/m3，松散堆积空隙率为70％，压碎值为6％，含泥量为0.4％，14天的碱集料反应膨胀率为0.03％。
砂为连续级配，其中粒径大于5.0mm占砂的重量百分数为2％，粒径在2.5mm-5.0mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在1.2mm-2.5mm之间占砂的重量百分数为15％，粒径在0.5mm-1.2mm之间占砂的重量百分数为12％，粒径在0.1mm-0.5mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在0.10mm-0.1mm之间占砂的重量百分数为24％，粒径小于0.12mm占砂的重量百分数为11％。
三、对以上各实施例以及对比例中制备得到的喷射混凝土的性能进行测试。
其评价指标及检测方法如下：
抗压强度：喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在按照GB/T 50010《混凝土结构设计规范》中制成标准试块的模具内，在第1天、第7天、第14天、第28天时测得的具有95％保证率的抗压强度。
初凝时间：喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在盛浆杯内，从混凝土喷射在盛浆杯内开始计时，直至300g的钢针自由降落刚好不能贯通到底所经过的时间。
终凝时间:喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在盛浆杯内，从混凝土喷射在盛浆杯内开始计时，直至300g的钢针自由降落刚好不能贯入混凝土表面所经过的时间。
回弹率：测量喷嘴距离喷射面1m处的回弹率。
以上各实施例以及对比例中的喷射混凝的性能指标如表1所示。
表1各实施例以及对比例中制备的喷射混凝土的性能测试结果
从上述表中可以看出，本发明中的喷射混凝土可以在3min内达到初凝，5min内达到终凝的指标，并且经过抗压强度性能测试，喷射混凝土的初期强度以及后期强度满足喷射混凝土的施工规范要求。同时，当喷射混凝土喷射至受喷面后，原料颗粒的粘聚力增加，从而使原料颗粒及时吸附至喷射面，喷射混凝土的回弹率降低。
其中，对比例1中不加入2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇与顺式-3-己烯醇甲酸酯，当喷射混凝土喷射至受喷面后，原料颗粒无法及时附着于喷射面上，导致原材料损失较多，喷射混凝土的回弹率较大；同时，原材料损失较多，附着于喷射面上的水泥泥浆减少，导致喷射混凝土的初期强度以及后期强度低于实施例1。
对比例2中使用聚乙烯醇，虽然增加水泥浆料的黏度，降低了回弹率，但是聚乙烯醇的极性较强，水泥颗粒不易分散，导致水泥泥浆附着于喷射面后，喷射混凝土的初期强度以及后期强度下降。
对比例3与对比例4中分别不加入顺式-3-己烯醇甲酸酯与2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇，其对水泥泥浆增加黏度的作用低于二者的配合使用，导致喷射混凝土的初期强度、后期强度均低于实施例1，回弹率高于实施例1。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种喷射混凝土，其特征是：按重量份数计，其原料包括：水190-214份、硅酸盐水泥380-428份、砂950-990份、碎石610-684份、减水剂5.86-7.06份、速凝剂16-16.32份、2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇0.7-0.9份、顺式-3-己烯醇甲酸酯0.6-1份。
2.根据权利要求1所述的喷射混凝土，其特征是：所述2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇与顺式-3-己烯醇甲酸酯的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的喷射混凝土，其特征是：所述速凝剂为聚合硫酸铝、碳酸钠的混合物。
4.根据权利要求3所述的喷射混凝土，其特征是：所述聚合硫酸铝与碳酸钠的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的喷射混凝土，其特征是：所述减水剂为季铵盐聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求1所述的喷射混凝土，其特征是：所述碎石的粒径为8-12mm，表观密度为2600kg/m3，松散堆积密度为1100kg/m3，松散堆积空隙率为70％，压碎值为6％，含泥量为0.4％，14天的碱集料反应膨胀率为0.03％。
7.根据权利要求1所述的喷射混凝土，其特征是：所述砂为连续级配，其中粒径大于5.0mm占砂的重量百分数为2％，粒径在2.5mm-5.0mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在1.2mm-2.5mm之间占砂的重量百分数为15％，粒径在0.5mm-1.2mm之间占砂的重量百分数为12％，粒径在0.1mm-0.5mm之间占砂的重量百分数为18％，粒径在0.10mm-0.1mm之间占砂的重量百分数为24％，粒径小于0.12mm占砂的重量百分数为11％。
8.制备如权利要求1所述的喷射混凝土的方法，其特征是：包括以下步骤：
S1：取砂、碎石进行搅拌，搅拌时间为15-17s，得到混合物；
S2：取硅酸盐水泥加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为17-19s，得到混合物；
S3：取2,6-二甲基-7-辛烯-2-醇、顺式-3-己烯醇甲酸酯、水加入超声搅拌仪中，搅拌时间为36-38min，之后加入减水剂、速凝剂，搅拌1-3min，得到混合物；
S4：将S3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入S2得到的混合物，S2得到的混合物与S3得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷至受喷面上。
9.根据权利要求8所述的喷射混凝土的制备方法，其特征是：所述步骤S3中，反应体系温度为90-110℃。
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