CN110981345B - 一种喷射混凝土及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷射混凝土及其施工方法，所述喷射混凝土，包括以下原料：胶凝材料、沙子、碎石、减水剂、速凝剂和增效剂；所述增效剂包括钢纤维、膨润土和环状糊精，其施工方法，包括(1)预混粉配置：将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过筛，得到预混粉；(2)制备喷射混凝土：将配方量的沙子、碎石和步骤(1)得到的预混粉拌合后，再加入胶凝材料、速凝剂和水拌合，得到喷射混凝土；(3)预喷涂：在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；(4)喷射混凝土：本发明的喷射混凝土的综合性能好，且低温养护下强度高，满足了对恶劣环境的需求。

Description

一种喷射混凝土及其施工方法
技术领域
本发明属于高强度喷射混凝土技术领域，具体涉及一种喷射混凝土及其施工方法。
背景技术
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定配合比的水泥、沙、石子及外加剂等拌合料，通过喷管喷射到受喷面上，在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固材料。在建筑施工时，通常伴有深基坑作业，为了保证工人在基坑里作业时的安全，必须维护基坑边坡的稳定。为防止基坑坍塌，主要采用喷射混凝土进行基坑边坡加固。
CN108191354A公开了一种喷射混凝土，其成份的质量份数比为：水泥：1份，水：0.40份-0.45份，细骨料：2.20份-2.30份，粗骨料：1.95份-2.05份，粉煤灰：0.10份-0.20份，外加剂0.015份-0.020份，固化剂：0.04份-0.05份，速凝剂：0.04份-0.05份，该发明制备的混凝土能够与施基坑边坡牢固结合，对基坑边坡进行有效加固，有效避免了在混凝土终凝后出现脱落现象。
CN107721242A公开了一种速凝喷射混凝土，其重量份的原料包括：普通硅酸盐水泥130-150份、粉煤灰10-15份，硅粉5-10份、沸石粉5-10份、砂100-120份，石子120-150份，正硅酸乙酯5-8份，内养护剂10-25份，减水剂1-3份，速凝剂4-6份，水40-50份，该发明制备的混凝土养护时间短，解决了现有喷射混凝土硬化后再进行养护、养护时间长，强度易降低的缺陷。
CN109456015A公开了一种用于低温喷射的混凝土，该混凝土各成份的用量如下：所述胶凝材料450-500kg/m3、沙子850-940kg/m3、碎石780-880kg/m3、水140-180kg/m3，所述高效防冻型减水剂掺量为所述胶凝材料用量的1.5-2.5％，所述速凝剂掺量为所述胶凝材料用量的3-8％；该发明制备的混凝土有效解决了低温条件下，混凝土的强度和耐久性的问题。
目前，喷射混凝土普遍存在强度低、回弹率高、综合性能较差等问题。随着我国基础设施的发展，混凝土防护、修补等领域对高质量喷射混凝土的需求日益加剧，然而目前的材料配方和施工技术尚未达到要求。因此，亟需提供一种高质量的喷射混凝土及其施工方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种喷射混凝土及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种喷射混凝土，包括以下原料：胶凝材料、沙子、碎石、减水剂、速凝剂和增效剂；所述增效剂包括钢纤维、膨润土和环状糊精。
优选地，所述的胶凝材料为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
优选地，所述沙子的粒径为0.85-3.35mm；具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的10-20％；粒径为1.4-2.36mm的沙子，占沙子总重量的20-40％；粒径为2.8-3.35mm的沙子为余量。
优选地，所述碎石的粒径为2.8-9.5mm；具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的15-25％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总重量的75-85％。
优选地，所述钢纤维的长度为12-18mm，直径为0.3-0.6mm。
优选地，一种喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料150-200份、沙子350-420份、碎石100-156份、减水剂4-9份、速凝剂3-6份和增效剂30-45份。
进一步优选地，所述喷射混凝土的水灰比为0.4-0.5。
进一步优选地，所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为100-200:100-300:1。
本发明还提供了上述喷射混凝土在混凝土防护和/或修补中的工程应用。
本发明还提供了上述喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：
(1)预混粉配置：
将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过筛，得到预混粉；
(2)制备喷射混凝土：
将配方量的沙子、碎石、钢纤维和步骤(1)得到的预混粉拌合后，再加入胶凝材料、速凝剂和水拌合，得到喷射混凝土；
(3)预喷涂：
在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；
(4)喷射混凝土：
向步骤(2)得到的粘结保护面喷射混凝土。
优选地，步骤(1)所述的硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.2-0.25倍。
优选地，步骤(1)所述的过筛为过8000目筛。
优选地，所述硅酸钠水溶液的质量百分比为0.3-0.6％。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过优化骨料(沙子和碎石)的级配和增效剂，制备的喷射混凝土，具有强度高，回弹率低、耐低温冻融等优点，综合性能好，且低温养护下强度高，满足了对恶劣施工环境的需求。
(2)本发明通过减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土的研磨改性，有效提高了不同外加剂之间的相容性，提高了混凝土的和易性，从而提升了喷射混凝土的综合性能。
(3)本发明在施工过程中，通过预喷涂硅酸钠水溶液形成粘结保护面，提高了喷射混凝土和喷射面的附着力，有效解决了混凝土终凝后脱落的问题，从而提高了施工的安全性。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。
本发明实施例中采用的水泥为硅酸盐水的强度等级为42.5，采用的减水剂为聚羧酸减水剂，购自郑州艾克思建材有限公司的PC高能减水剂，采用的速凝剂为硫酸铝类液体无碱速凝剂，购自江苏苏博特有限公司的SBT-1型速凝剂。
实施例1
一种喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料150份、沙子350份、碎石100份、减水剂4份、速凝剂3份和增效剂30份；
其中，沙子的粒径为0.85-3.35mm，具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的10％；粒径为1.4-2.36mm的沙子，占沙子总重量的40％；粒径为2.8-3.35mm的沙子为50％；
碎石的粒径为2.8-9.5mm，具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的15％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总重量的85％。
钢纤维的长度为12mm，直径为00.6mm。
所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为100:300:1。
上述喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：
(1)预混粉配置：
将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过8000目筛，得到预混粉；
其中，硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.2倍；
(2)制备喷射混凝土：
将配方量的沙子、碎石、钢纤维和步骤(1)得到的预混粉混合，拌合30s后，再加入凝胶材料、速凝剂与水拌合50s，得到水灰比为0.4的喷射混凝土；
(2)预喷涂：
在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂质量百分比为0.3％的硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；
(3)喷射混凝土：
向步骤(2)得到的粘结保护面喷射混凝土。
实施例2
一种喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料200份、沙子420份、碎石156份、减水剂9份、速凝剂6份和增效剂45份；
其中，沙子的粒径为0.85-3.35mm，具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的20％；粒径为1.4-2.36mm的沙子，占沙子总重量的20％；粒径为2.8-3.35mm的沙子为60％；
碎石的粒径为2.8-9.5mm，具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的25％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总重量的75％。
钢纤维的长度为18mm，直径为0.3mm。
所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为200:100:1。
上述喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：
(1)预混粉配置：
将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过8000目筛，得到预混粉；
其中，硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.25倍；
(2)制备喷射混凝土：
将配方量的沙子、碎石、钢纤维和步骤(1)得到的预混粉混合，拌合30s后，再加入凝胶材料、速凝剂与水拌合50s，得到水灰比为0.5的喷射混凝土；
(2)预喷涂：
在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂质量百分比为0.6％的硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；
(3)喷射混凝土：
向步骤(2)得到的粘结保护面喷射混凝土。
实施例3
一种喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料180份、沙子400份、碎石120份、减水剂6份、速凝剂4份和增效剂40份；
其中，沙子的粒径为0.85-3.35mm，具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的18％；粒径为1.4-2.36mm的沙子，占沙子总重量的36％；粒径为2.8-3.35mm的沙子为46％；
碎石的粒径为2.8-9.5mm，具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的20％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总重量的80％。
钢纤维的长度为16mm，直径为0.45mm。
所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为150:150:1。
上述喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：
(1)预混粉配置：
将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过8000目筛，得到预混粉；
其中，硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.23倍；
(2)制备喷射混凝土：
将配方量的沙子、碎石、钢纤维和步骤(1)得到的预混粉混合，拌合30s后，再加入胶凝材料、速凝剂与水拌合50s，得到水灰比为0.45的喷射混凝土；
(2)预喷涂：
在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂质量百分比为0.35％的硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；
(3)喷射混凝土：
向步骤(2)得到的粘结保护面喷射混凝土。
实施例4
一种喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料170份、沙子360份、碎石108份、减水剂5份、速凝剂3.5份和增效剂36份；
其中，沙子的粒径为0.85-3.35mm，具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的18％；粒径为1.4-2.36mm的沙子，占沙子总重量的36％；粒径为2.8-3.35mm的沙子为46％；
碎石的粒径为2.8-9.5mm，具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的20％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总重量的80％。
钢纤维的长度为16mm，直径为0.45mm。
所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为150:150:1。
制备方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例3不同在于，增效剂中不含环状糊精。
对比例2
本对比例与实施例3不同在于，缺少预混粉的配置中研磨过筛过程。
对比例3
本对比例与实施例3的不同在于，沙子的粒径为沙子的粒径为0.85-3.35mm，具体为：
粒径为0.85-1.18mm的沙子，占沙子总重量的18％；粒径为1.18-2.36mm的沙子，占沙子总重量的36％；粒径为2.36-3.35mm的沙子为46％。
对比例4
本对比例与实施例3的不同在于，碎石的粒径为2.8-9.5mm，具体为：粒径为2.8-4.75mm的碎石，占碎石总重量的10％；粒径为4.75-9.5mm的碎石，占碎石总量的90％。
对比例5
本对比例与实施例3的不同在于，所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为100:400:1。
为了进一步验证本发明的技术效果，按照《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/T 372-2016对本发明的制备的喷射混凝土强度和回弹率进行测试，实验结果如表1所示。
表1
1d强度Mpa 7d强度Mpa 28d强度Mpa 回弹率％
实施例1 25.3 59.6 76.4 12.8％
实施例2 24.7 57.2 75.3 10.5％
实施例3 26.2 66.5 80.1 3.8％
实施例4 25.8 63.7 78.4 5.4％
对比例1 26.0 49.8 58.8 23.8％
对比例2 25.8 42.7 53.4 20.5％
对比例3 26.3 49.1 60.7 15.3％
对比例4 26.0 45.2 59.1 16.9％
对比例5 25.7 41.8 55.8 18.7％％
由表1可知，本发明的喷射混凝土的28d强度高，回弹率低，其中，骨料的(沙子和碎石的)粒径级配、增效剂的组分以及掺杂硅藻土的预混粉改性研磨都对本发明制备的喷射混凝土强度和回弹率有重要影响；同时发现，当沙子、碎石和增效剂的质量比为10：3：1时，具有较好的强度和回弹率。
抗冻融性及低温养护检测
对实施例和对比例所得混凝土进行抗冻融性及低温养护测试，结果如表2所示。其中，强度测试为负温(-8℃)养护7天与标准养护28天的混凝土的强度之百分比。
表2
Figure GDA0002542639940000071
由表2可知，本发明的喷射混凝土100次冻融强度损失为0.7-0.9％，且低温养护下强度高，满足了对恶劣环境的需求。
同时，本发明在施工中发现，通过预先向喷涂面上喷射一层硅酸钠水溶液，在喷涂面形成粘结保护膜后，再施工喷射混凝土的施工方法，有利于提高喷射混凝土的附着力，与常规的喷涂施工方法相比，本发明的增加预预喷涂的施工方法，可以进一步降低回弹率，减少施工成本，有效的解决了混凝土终凝后脱落的问题，从而提高了施工的安全性。

Claims (1)

1.一种喷射混凝土在混凝土防护和/或修补中的工程应用，其特征在于，所述工程应用的施工方法，包括以下步骤：
(1)预混粉配置：
将配方量的减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土混合，研磨、过筛，得到预混粉；
(2)制备喷射混凝土：
将配方量的沙子、碎石、钢纤维和步骤(1)得到的预混粉拌合后，再加入胶凝材料、速凝剂和水拌合，得到喷射混凝土；
(3)预喷涂：
在喷射混凝土前，向喷涂面喷涂硅酸钠水溶液，得到粘结保护面；
(4)喷射混凝土：
向步骤（ 3 ） 得到的粘结保护面喷射混凝土；
步骤(1)所述的硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.2-0.25倍；
步骤(2)中所述喷射混凝土，包括以下重量份的原料：胶凝材料150-200份、沙子350-420份、碎石100-156份、减水剂4-9份、速凝剂3-6份和增效剂30-45份；
所述增效剂中钢纤维、膨润土和环状糊精的质量比为100-200:100-300:1；
所述钢纤维的长度为12-18mm，直径为0.3-0.6mm；
所述的胶凝材料为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种；
所述沙子的粒径为0.85-3.35mm；所述碎石的粒径为2.8-9.5mm所述喷射混凝土的水灰比为0.4-0.5；
步骤(3)所述硅酸钠水溶液的质量百分比为0.3-0.6％。
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