CN112500088A - 一种喷射高延性混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种喷射高延性混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷射高延性混凝土及其制备方法，其特征在于，其原料按质量份计算包括：胶凝材料1份，石英砂0.3～0.4份，合成纤维0.01～0.02份，减水剂0.0001～0.0002份，可再分散乳胶粉0.001～0.02份，速凝剂0.03～0.05份，稳塑剂0.0001～0.0002份，消泡剂0.0004～0.0005份，水0.2～0.3份。本发明的有益效果为：本发明的喷射高延性混凝土有效的解决了高延性混凝土难以进行喷射施工，同时也弥补了普通喷射混凝土难以起到结构加固作用的弊端；本发明的喷射高延性混凝土具有良好的纤维分散性，减少了喷射施工过程中堵料问题的产生。本发明的喷射高延性混凝土采用可再分散乳胶粉，增加了颗粒间的粘聚力，有效的降低了喷射高延性混凝土的回弹率。

Description

一种喷射高延性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料的混凝土喷射领域，具体涉及一种喷射高延性混凝土及其制备方法。
背景技术
高延性纤维混凝土作为一种基于微观力学和断裂力学原理，以水泥砂浆为基体，以纤维为增强材料，通过优化设计在拉伸和剪切荷载下呈现出高强度、高延性、高耗能能力的的新型纤维增强复合材料，在拉伸和剪切荷载作用下具有多裂缝开展和应变硬化特征。因此，高延性混凝土以其优异的性能在既有结构加固、提高结构抗震等众多领域中得到广泛的应用。
但是，高延性混凝土在既有结构加固应用过程中仍然存在许多难点，如存在不易浇筑或压摸的区域。与此同时，在抢修工程中要求尽可能的降低施工和养护的工期，因此，发明一种喷射高延性混凝土，该种材料改善了纤维的分散性，掺入外加剂降低其凝结时间，掺入可再分散乳胶粉提高其粘聚力，同时采用湿喷工艺降低回弹率。使得这种新型结构材料可以更全面的应用于既有结构加固中。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有的高延性混凝土存在的缺陷和不足，提供一种喷射高延性混凝土及其制备方法，以改善加固后既有结构的强度，同时增强喷射后整体结构的抗裂性能和耐损伤能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种喷射高延性混凝土，其特征在于，其原料按质量份计算包括：胶凝材料1份，石英砂0.3～0.4份，合成纤维0.01～0.02份，减水剂0.0001～0.0002份，可再分散乳胶粉0.001～0.02份，速凝剂0.03～0.05份，稳塑剂0.0001～0.0002份，消泡剂0.0004～0.0005份，水0.2～0.3份。
进一步的，胶凝材料为水泥、粉煤灰的混合物。
进一步的，所述水泥为P.O42.5水泥；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，烧失量≤5％，三氧化硫含量≤3％，含水量≤1％；所述的水泥、粉煤灰的质量比为3.5:6.5~4.5：5.5。
进一步的，所述石英砂为石英中砂和石英细砂的混合物：石英中砂和石英细砂的质量比为4:4～5:4；所述石英中砂细度模数在2.3～3.0之间；所述石英细砂细度模数在1.6～2.2之间。
进一步的，所述合成纤维为聚乙烯醇纤维。
进一步的，所述减水剂为固态聚羧酸系高效减水剂。
进一步的，所述可再分散乳胶粉为非离子型可再分散乳胶粉。
进一步的，所述速凝剂为无碱液态速凝剂。
进一步的，所述稳塑剂为 4-乙烯基苯磺酸酯与丙烯酸和酯类单体的混合物。
本发明还提供了喷射高延性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、可再分散乳胶粉、稳塑剂、消泡剂分别计量；
（2）将步骤（1）计量后的各配料倒入搅拌机中，并且混合搅拌至均匀，得基础料；
（3）在搅拌机中依次加入计量的水，搅拌均匀得到浆体；
（4）向步骤（3）得到的浆体中，加入计量的合成纤维，搅拌后得到混合物；
（5）将步骤（4）得到的混合物装入到湿式喷射机中，用湿式喷射机压送拌和好的混合物到喷头处，再在喷头处添加计量的速凝剂后，以较高速度喷射到结构面上。
优选的，步骤（2）中，混合搅拌的速度为50～70r/min，混合搅拌的时间为2min。
优选的，步骤（3）中，搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为3～5min。
优选的，步骤（4）中，搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为3～5min。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明的喷射高延性混凝土有效的解决了高延性混凝土难以进行喷射施工，同时也弥补了普通喷射混凝土难以起到结构加固作用的弊端；本发明的喷射高延性混凝土具有良好的纤维分散性，减少了喷射施工过程中堵料问题的产生。本发明的喷射高延性混凝土采用可再分散乳胶粉，增加了颗粒间的粘聚力，有效的降低了喷射高延性混凝土的回弹率。
具体实施方式
实施例一
水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、消泡剂、稳塑剂、可再分散乳胶粉、速凝剂和聚乙烯醇纤维和水的重量比为：0.380:0.400:0.140:0.21:0.20:0.00017:0.00041:0.00017:0.015:0.030:0.017:0.2789。
将水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、可再分散乳胶粉、稳塑剂、消泡剂分别计量，随后加入到搅拌机中，以50～70r/min的搅拌速度，混合搅拌的时间为2min。
加水后以50～70r/min的搅拌速度继续搅拌3～5min。最后加入聚乙烯醇纤维，以同样的搅拌速度搅拌3～5min。将搅拌所得混合物装入到喷射机中，用湿式喷射机压送拌和好的混合物到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后，以较高速度喷射到结构面上，喷射厚度20～30mm。
实施例二
水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、消泡剂、稳塑剂、可再分散乳胶粉、速凝剂和聚乙烯醇纤维和水的重量比为：0.488:0.412:0.100:0.26:0.17:0.00017:0.00041:0.00017:0.015:0.030:0.017:0.2789。
将水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、可再分散乳胶粉、稳塑剂、消泡剂分别计量，随后加入到搅拌机中，以50～70r/min的搅拌速度，混合搅拌的时间为2min。
加水后以50～70r/min的搅拌速度继续搅拌3～5min。最后加入聚乙烯醇纤维，以同样的搅拌速度搅拌3～5min。将搅拌所得混合物装入到喷射机中，用湿式喷射机压送拌和好的混合物到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后，以较高速度喷射到结构面上，喷射厚度20～30mm。
实施例三
水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、消泡剂、稳塑剂、可再分散乳胶粉、速凝剂，聚乙烯醇纤维和水的重量比为：0.500:0.38:0.25:0.26:0.25:0.00017:0.00041:0.00017:0.015:0.030:0.020:0.28。
将水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、可再分散乳胶粉、稳塑剂、消泡剂分别计量，随后加入到搅拌机中，以50～70r/min的搅拌速度，混合搅拌的时间为2min。
加水后以50～70r/min的搅拌速度继续搅拌3～5min。最后加入聚乙烯醇纤维，以同样的搅拌速度搅拌3～5min。将搅拌所得混合物装入到喷射机中，用湿式喷射机压送拌和好的混合物到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后，以较高速度喷射到结构面上，喷射厚度20～30mm。
根据本发明的方案制备的喷射高延性混凝土，不仅和易性好、喷射过程不易堵料，其终凝时间可以通过调整速凝剂的用量控制，施工时间便于控制，能有效地降低工程的施工成本，经工程实践，本发明的喷射高延性混凝土喷射后不易脱落，能与既有结构牢固结合。同时，对实施例1～3所述喷射高延性混凝土的性能进行测试研究，其测试结果如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3
初凝时间(min) 4.5 5.7 6.2
终凝时间(min) 8.8 9.1 10.5
回弹率(%) 4.7 5.2 5.6
1天抗压强度(MPa) 12.32 15.75 13.64
1天抗折强度(N/mm2) 5.98 6.42 6.21
1天等效弯曲强度(N/mm2) 5.79 5.92 5.84
1天等效弯曲韧性(kJ/m3) 32.15 30.89 31.46
3天抗压强度(MPa) 30.71 33.42 31.62
3天抗折强度(N/mm2) 9.87 11.98 10.76
3天等效弯曲强度(N/mm2) 8.89 8.67 7.86
3天等效弯曲韧性(kJ/m3) 51.75 47.43 50.37
60天抗压强度(MPa) 49.37 51.68 50.42
60天抗折强度(N/mm2) 12.53 13.45 13.17
60天等效弯曲强度(N/mm2) 10.58 9.75 8.21
60天等效弯曲韧性(kJ/m3) 72.92 71.56 75.40
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种喷射高延性混凝土，其特征在于，其原料按质量份计算包括：胶凝材料1份，石英砂0.3～0.4份，合成纤维0.01～0.02份，减水剂0.0001～0.0002份，可再分散乳胶粉0.001～0.02份，速凝剂0.03～0.05份，稳塑剂0.0001～0.0002份，消泡剂0.0004～0.0005份，水0.2～0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述胶凝材料为水泥、粉煤灰的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O42.5水泥；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，烧失量≤5％，三氧化硫含量≤3％，含水量≤1％；所述的水泥、粉煤灰的质量比为3.5:6.5~5.5:4.5。
4.根据权利要求1所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述石英砂为石英中砂和石英细砂的混合物：石英中砂和石英细砂的质量比为4:4～5:4；所述石英中砂细度模数在2.3～3.0之间；所述石英细砂细度模数在1.6～2.2之间。
5.根据权利要求1所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述合成纤维为聚乙烯醇纤维；所述减水剂为固态聚羧酸系高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为非离子型可再分散乳胶粉；所述速凝剂为无碱液态速凝剂。
7.根据权利要求1所述的一种喷射高延性混凝土，其特征在于，所述稳塑剂为 4-乙烯基苯磺酸酯与丙烯酸和酯类单体的混合物。
8.根据权利要求1-7所述喷射高延性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将水泥、粉煤灰、石英中砂、石英细砂、减水剂、可再分散乳胶粉、稳塑剂、消泡剂分别计量；
（2）将步骤（1）计量后的各配料倒入搅拌机中，并且混合搅拌至均匀，得基础料；
（3）在搅拌机中依次加入计量的水，搅拌均匀得到浆体；
（4）向步骤（3）得到的浆体中，加入计量的合成纤维，搅拌后得到混合物；
（5）将步骤（4）得到的混合物装入到湿式喷射机中，用湿式喷射机压送拌和好的混合物到喷头处，再在喷头处添加计量的速凝剂后，以较高速度喷射到结构面上。
9.根据权利要求8所述喷射高延性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，混合搅拌的速度为50～70r/min，混合搅拌的时间为2min。
10.根据权利要求8所述喷射高延性混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（3）中搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为3～5min；步骤（4）中，搅拌的速度为50～70r/min，搅拌的时间为3～5min。
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