CN110451842A - 一种喷射施工用粘度调节掺合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷射施工用粘度调节掺合料及其制备方法。本发明所述喷射施工用粘度调节掺合料由以下按重量份计算的成分组成：超细粉体60～90份、流变改性剂5～10份、骨料包裹剂5～10份、引气剂0.5～1份、增强组分1～10份及调凝组分1～10份；所述超细粉体为600～1000目超细石灰石粉；所述骨料包裹剂为纳米骨料包裹剂。本发明所述粘度调节掺合料可降低回弹率，改善施工效率，又具有提高各龄期强度的作用，可显著提高喷射砂浆及喷射混凝土施工工程的整体质量。该掺合料主要用于调节喷射材料粘度，具有降低泵送堵管、提高施工效率、改善喷射施工回弹性及提高材料各龄期抗压强度与粘结强度的作用。

Description

一种喷射施工用粘度调节掺合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土喷射施工领域，尤其涉及一种喷射施工用粘度调节掺合料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着混凝土科学的不断发展与革新，喷射混凝土与喷射砂浆技术已经在建筑工程行业得到了广泛的运用。混凝土喷射技术已成功应用于冶金、煤炭、水利及各种隧道工程的支护。同现浇混凝土相比，喷射施工简便易行，省去支模、浇注和拆模工序，使混凝土输送、浇注和捣实合为一道工序，节省了人力，缩短了工期，还可以通过输料软管在高室或狭小工作区间的薄壁结构施工。机喷砂浆利用机械化喷射施工工艺替代传统手工施工可有效解决用工荒的问题，具有大幅提高施工效率，缩短工期，节约成本等优势，应用前景巨大。
在实际施工操作中，材料性能是喷射工艺发展的技术保障。喷射施工过程中，堵管、回弹率高、强度低是长期困扰喷射施工的难题，喷射混凝土施工实际回弹率一般在30％以上，有的甚至超过40％，严重影响了工程质量，并增加了施工成本；其次，添加速凝剂后，对强度降低明显，会使喷射混凝土强度降低30～40％，在抢修抢建、软弱围岩支护等施工条件下，难以在围岩结构自稳时间内发挥支护作用。另外，材料颗粒不均匀、质量不稳定等因素使得施工过程中易堵管，对泵磨损较为严重也是一个需要解决的难题。目前，还没有有效方法能解决以上问题，CN200610045531提出了一种适用于干喷法低回弹率高强度的喷射混凝土外加剂，其采用速凝剂、蒙脱土等配制的外加剂具有降低回弹率提高强度的作用，但其主要适用于干喷法，并不适用于湿喷型喷射混凝土，无法解决湿喷工艺中堵管等难题。CN201711294401公开了一种低回弹、防腐型喷射混凝土专用复合掺和料，发明的掺合料主要用于改善回弹率与耐腐蚀性能，对强度与喷射施工无改善效果。CN201510207782提出了一种喷射混凝土用粘度调节剂其制备方法，但其由两种组分构成，需分开储存后应用，运输、施工极不方便。
为此，有必要研究一种喷射施工用粘度调节掺合料，用于调节浆体粘度及强度，既可降低回弹率，提高泵送喷射效率，又具有改善各龄期强度的作用。
发明内容
为了解决砂浆与混凝土喷射施工中回弹率高、强度与施工效率低等问题，本发明提供了一种喷射施工用粘度调节掺合料及其制备方法。
本发明提供了一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下按重量份计算的成分组成：
所述超细粉体为600～1000目超细石灰石粉；
所述流变改性剂为质量比1:1～2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土的混合物；
所述骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶。
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一种以上任意比例混合。
所述增强组分为硫酸铝或硫酸钠与甲酸钙以1:1～2的重量比配制的混合物。
所述调凝组分为糖钠、葡萄糖、蔗糖中的任意一种或一种以上以任意比例混合。
本发明所述一种喷射施工用粘度调节掺合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取超细粉体、流变改性剂、骨料包裹剂、引气剂、增强组分、调凝组分；
(2)将称量好的各组分倒入搅拌机，对材料倒入的次序没有要求，搅拌3～5分钟，混合均匀，即得所述掺合料。
所述粘度调节掺合料主要在喷射砂浆或喷射混凝土中使用，掺量为胶凝材料质量的2％～5％，使用时与水泥、骨料一起加入搅拌机中混合搅拌后使用。
本发明从改善浆体粘度、优化粉体级配、改进浆体触变性能和粗骨料界面裹浆能力等方面研制的粘度调节掺合料可降低回弹率，改善施工效率，又具有提高各龄期强度的作用，可显著提高喷射砂浆及喷射混凝土施工工程的整体质量。该掺合料主要用于调节喷射材料粘度，具有降低泵送堵管、提高施工效率、改善喷射施工回弹性及提高材料各龄期抗压强度与粘结强度的作用。
具体而言，本发明相对于现有技术，具有以下突出的优势：
(1)该掺合料可显著调节浆体粘度，有效解决堵管难题。通过采用超细粉体与流变改性剂的共同作用，可增加浆体的粘度，提高了材料均一性，浆体丰富，泵送性能优异，尤其采用流变改性剂后，解决了施工中停机造成材料流动性损失的缺点，堵管风险可降低50％以上，避免了堵管问题的发生，进一步提高了施工效率。
(2)该掺合料可有效提高骨料的裹浆能力，可显著提高一次性喷射厚度及降低回弹率。掺合料中纳米型骨料包裹剂优先吸附于砂石骨料表面，提高了骨料的界面粘结能力，可显著增加骨料外浆体的包裹厚度，喷射施工中降低了砂石骨料的弹性碰撞，一次性喷射厚度增加40％以上，回弹率可降低至5％以内，具有显著提高一次性喷射厚度及降低回弹率的作用。
(3)该掺合料可有效提高材料各龄期的抗压强度与粘结强度。掺合料中引入超细粉体、纳米型骨料包裹剂后，掺合料用量低下即可使喷射材料骨料与浆体粘结性能显著增强，各龄期的抗压强度可提升20％以上，最终粘结强度大于1.5MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1至实施例4所用的混凝土配合比为水泥:河砂:细石:复合掺和料:水＝400:885:885:15:163；实施例5至实施例6所用的混凝土配合比为水泥:河砂:细石:复合掺和料:水＝400:885:885:25:165；实施例7至实施例8所用的砂浆配合比为水泥:河砂:复合掺和料:水＝400:1780:20:170。
实施例1
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为600目超细石灰石粉。流变改性剂为质量比1:1的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为十二烷基硫酸钠；增强组分为硫酸钠和甲酸钙以1:1的重量比配制的混合物；调凝组分为糖钠。
实施例2
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉。流变改性剂为质量比1:2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为三萜皂苷引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:2的重量比配制的混合物；调凝组分为糖钠。
实施例3
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉；流变改性剂为质量比1:2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为十二烷基硫酸钠；增强组分为硫酸钠和甲酸钙以1:1的重量比配制的混合物；调凝组分为葡萄糖。
实施例4
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉；流变改性剂为质量比1:1的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为三萜皂苷引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:2的重量比配制的混合物；调凝组分为蔗糖。
实施例5
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为1000目超细石灰石粉；流变改性剂为质量比1:2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为脂肪醇聚氧乙烯醚引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:1的重量比配制的混合物；调凝组分为糖钠。
实施例6
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉；流变改性剂为质量比1:1的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为十二烷基硫酸钠引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:1的重量比配制的混合物；调凝组分为葡萄糖。
实施例7
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉。流变改性剂为质量比1:2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为三萜皂苷引气剂；增强组分为硫酸钠和甲酸钙以1:2的重量比配制的混合物；调凝组分为糖钠。
实施例8
一种喷射施工用粘度调节掺合料，由以下重量份的组份混合而成：
其中，超细粉体为1000目超细石灰石粉。流变改性剂为质量比1:2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土混合物；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为三萜皂苷引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:2的重量比配制的混合物；调凝组分为糖钠。
对比例1
选用现有喷射混凝土外加剂测试性能，作为对比例：
硅灰 80份；
减水剂 10份；
纤维素醚 10份。
对比例2
选用无流变改性剂的喷射混凝土外加剂测试性能，作为对比例：
其中，超细粉体为800目超细石灰石粉；骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶；引气剂为三萜皂苷引气剂；增强组分为硫酸铝和甲酸钙以1:2的重量比配制的混合物；调凝组分为蔗糖。
对比例3
选用无骨料包裹剂的喷射混凝土外加剂测试性能，作为对比例：
用实施例1～8所得到的粘度调节掺合料与对比例1～3，进行工作性能、力学性能对比试验，其测试方法按照GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、JGJ/T221-2010《纤维混凝土应用技术规程》、JGJ/T 372-2016《喷射混凝土应用技术规程》的要求进行测定。堵管发生率按照喷射施工十次发生堵管的百分比记算：堵管发生率＝堵管次数/10*100％。主要试验结果见表1。
表1粘度调节掺合料性能测试结果
表1中数据表明：与对比例相比，添加本发明所述粘度调节专用掺和料后，混凝土与砂浆的回弹率均可以降低到5％以下，可以大幅降低喷射材料的回弹率，提高一次喷射厚度，降低堵管发生率，抗压强度、粘结强度可提高30％以上，塑性粘度增加一倍左右。

Claims (6)

1.一种喷射施工用粘度调节掺合料，其特征在于，由以下按重量份计算的成分组成：
所述超细粉体为600～1000目超细石灰石粉；
所述流变改性剂为质量比1:1～2的羟丙基淀粉醚与酸化改性钠基膨润土的混合物；
所述骨料包裹剂为硅酸镁铝纳米凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种喷射施工用粘度调节掺合料，其特征在于，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一种以上任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种喷射施工用粘度调节掺合料，其特征在于，所述增强组分为硫酸铝或硫酸钠与甲酸钙以1:1～2的重量比配制的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种喷射施工用粘度调节掺合料，其特征在于，所述调凝组分为糖钠、葡萄糖、蔗糖中的任意一种或一种以上以任意比例混合。
5.权利要求1至4任一项所述的一种喷射施工用粘度调节掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份称取超细粉体、流变改性剂、骨料包裹剂、引气剂、增强组分、调凝组分；
(2)将称量好的各组分倒入搅拌机，对材料倒入的次序没有要求，搅拌3～5分钟，混合均匀，即得所述掺合料。
6.权利要求1至4任一项所述的一种喷射施工用粘度调节掺合料的应用方法，其特征在于，所述粘度调节掺合料用于喷射砂浆或喷射混凝土中时，掺量为胶凝材料质量的2％～5％，使用时与水泥、骨料一起加入搅拌机中混合搅拌后使用。
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