CN113929383A - 一种高性能喷射混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能喷射混凝土及其制备方法，属于喷射混凝土技术领域，该喷射混凝土包括以下原料组分及重量份数：水泥0.8‑1.5份；细骨料2‑2.5份；粗骨料1.5‑2份；粉煤灰0.1‑0.2份；减水剂0.01‑0.02份；固化剂0.04‑0.05份；无碱速凝剂0.04‑0.05份；水0.4‑0.45份。其制备方法包括以下步骤：S1、将减水剂、固化剂和水倒入混料装置中混合；S2、将水泥、细骨料、粗骨料和粉煤灰分别加入混料装置中，得到混合物料；S3、将混合物料加入到混凝土搅拌机中搅拌，然后运输至施工现场进行施工，并在混凝土浇筑前加入无碱速凝剂。本发明解决了现有喷射混凝土的回弹量较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及喷射混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高性能喷射混凝土及其制备方法。
背景技术
随着国家基础建设投资力度的加大以及城市交通压力的不断增长，高速公路、一级公路、高速铁路与地铁工程建设呈现较大的增长趋势，因此隧道工程量也大大增加。据有关资料显示，我国已建成铁路隧道5300余座，总长度约4000Km；公路隧道1800余座，总长度约750Km，是世界上隧道工程最多的国家。目前隧道工程支护中普遍采用的是喷射混凝土支护，喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。
喷射混凝土的回弹量控制是喷射混凝土中较为重要的研究课题，一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。因此回弹量的控制不仅关系到喷射混凝土的支护质量，对工程的成本控制也有着重要作用。通过调查研究得知，现在隧道工程中喷射混凝土回弹量普遍在30%以上，损失较大。
有鉴于此，本发明提供一种高性能喷射混凝土及其制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高性能喷射混凝土及其制备方法，其解决了现有喷射混凝土的回弹量较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高性能喷射混凝土，包括以下原料组分及重量份数：
水泥0.8-1.5份；细骨料2-2.5份；粗骨料1.5-2份；粉煤灰0.1-0.2份；减水剂0.01-0.02份；固化剂0.04-0.05份；无碱速凝剂0.04-0.05份；水0.4-0.45份。
进一步优选为：所述粗骨料为玄武岩、安山岩或石灰岩中的一种或多种碎石，和/或所述粗骨料粒径为5mm-10mm。
进一步优选为：所述细骨料为砂子且细度模数为2.5-3.0。
进一步优选为：所述减水剂为高性能聚羧酸型减水剂。
进一步优选为：所述无碱速凝剂由聚合硫酸铝、醇胺、氟化物、稳定剂按照重量比1:0.5:0.5:0.2组成。
高性能喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份数称取各原料组分，然后将减水剂、固化剂和水倒入混料装置中混合；
S2、将水泥、细骨料、粗骨料和粉煤灰分别加入拌合设备中拌合，然后再加入混料装置中，搅拌20-40min，得到混合物料；
S3、将步骤S2得到的混合物料加入到混凝土搅拌机中搅拌，然后运输至施工现场进行施工，并在混凝土浇筑前加入无碱速凝剂。
进一步优选为：所述混料装置包括罐体、副搅拌机构和主搅拌机构，所述罐体顶部设置有盖板，所述盖板上设置有进料口，所述罐体底部设置有出料口；
所述主搅拌机构安装在所述盖板上且用于搅拌所述罐体内的物料，所述副搅拌机构安装在所述盖板下方且用于在所述主搅拌机构搅拌过程中沿所述罐体径向方向来回推动所述罐体内的物料。
进一步优选为：所述主搅拌机构包括电机、转轴、支撑板、滑块和搅拌板；
所述电机安装在所述盖板顶部中心，所述转轴上端与所述电机输出轴连接，下端穿过所述盖板且与所述支撑板一端连接，所述支撑板长度方向与所述罐体径向方向相一致，所述滑块固定在所述支撑板底部，所述滑块与所述转轴分别固定在所述支撑板两端；
所述搅拌板位于所述罐体内且上端与所述支撑板底部固定，下端靠近所述罐体内底部，所述搅拌板为斜叶式设置。
进一步优选为：所述副搅拌机构包括推块、推板和导轨；
所述推块包括第一推块和第二推块，所述第一推块和所述第二推块分别固定在所述导轨的相对两侧，所述导轨包括圆弧部和连接在圆弧部端口的直形部，所述第一推块和所述第二推块长度方向均与所述罐体径向方向相一致，所述第一推块一端与所述直形部固定，另一端穿过罐体且向外延伸，所述第二推块一端与所述圆弧部固定，另一端穿过罐体且向外延伸；
所述导轨顶部开设有与所述滑块相适配的导向槽，所述导向槽为环形且绕设在所述转轴四周，所述滑块插设在所述导向槽内且与所述导向槽滑动配合；
所述推板包括第一推板和第二推板，所述第一推板位于所述罐体内且上端固定在所述圆弧部底部，下端靠近所述罐体内底部，所述第二推板位于所述罐体内且上端固定在所述直形部底部，下端靠近所述罐体内底部。
进一步优选为：所述盖板底部设置有沿所述罐体径向方向设置的滑槽，所述第一推块和所述第二推块顶部均设置有与所述滑槽相适配的滑条，所述滑条嵌在所述滑槽内且与所述滑槽滑动配合。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过在混凝土中掺入高性能无碱速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，后期强度影响较小，甚至不降低；并大幅度提高混凝土的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80%以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50%以上。解决了现有喷射混凝土的回弹量较高的问题。
附图说明
图1是实施例的结构示意图，主要用于体现混料装置的外部结构；
图2是实施例的剖视示意图，主要用于体现混料装置的内部结构；
图3是实施例的结构示意图，主要用于体现盖板、副搅拌机构和主搅拌机构之间的配合结构；
图4是实施例的结构示意图，主要用于体现副搅拌机构和主搅拌机构之间的配合结构；
图5是实施例的结构示意图，主要用于体现主搅拌机构的结构；
图6是实施例的结构示意图，主要用于体现拌合设备的结构。
图中，1、罐体；2、出料口；3、盖板；4、进料口；5、副搅拌机构；511、第一推块；512、第二推块；521、第一推板；522、第二推板；53、导轨；531、圆弧部；532、直形部；54、导向槽；55、滑条；56、滑槽；6、主搅拌机构；61、电机；62、转轴；63、支撑板；64、滑块；65、搅拌板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种高性能喷射混凝土及其制备方法，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：
水泥1kg；细骨料2.2kg；粗骨料1.8kg；粉煤灰0.15kg；减水剂0.015kg；固化剂0.045kg；无碱速凝剂0.045kg；水0.43kg。
优选的，粗骨料为玄武岩碎石，且单轴抗压强度不小于80MPa，碎石压碎值不大于8%，针片状含量不大于2%，含泥量不大于3%，石粉含量不大于10%，碎石表观密度不小于2.6g/cm3。粗骨料粒径为8mm。
优选的，细骨料为砂子，砂子细度模数为2.8，含泥量小于3%，表观密度小于2.6g/cm3。
优选的，减水剂为高性能聚羧酸型减水剂。
优选的，水泥为硅酸盐水泥且强度等级为42.5级或42.5R级。
优选的，粉煤灰为一级粉煤灰。
优选的，固化剂为830固化剂。
优选的，无碱速凝剂由聚合硫酸铝、醇胺、氟化物、稳定剂按照重量比1:0.5:0.5:0.2组成。
在上述技术方案中，本发明通过在混凝土中掺入高性能无碱速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，后期强度影响较小，甚至不降低；并大幅度提高混凝土的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80%以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50%以上。
高性能喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述原料重量份数称取各原料组分，然后将减水剂、固化剂和水倒入混料装置中混合；
S2、将水泥、细骨料、粗骨料和粉煤灰分别加入拌合设备（参考图6）中拌合，然后再加入混料装置中，搅拌20-40min，优选为30min，得到混合物料；拌合设备为现有技术，因此其具体结构及工作原理在此不再赘述。
S3、将步骤S2得到的混合物料加入到混凝土搅拌机中搅拌，然后运输至施工现场进行施工，并在混凝土浇筑前加入无碱速凝剂。
参照图1-5，混料装置包括罐体1、副搅拌机构5和主搅拌机构6。罐体1为圆筒状且顶部盖设有盖板3，盖板3上设置有进料口4，罐体1底部中心设置有出料口2。主搅拌机构6安装在盖板3上且用于搅拌罐体1内的物料，副搅拌机构5安装在盖板3下方且用于在主搅拌机构6搅拌过程中沿罐体1径向方向来回推动罐体1内的物料，以使物料在主搅拌机构6、副搅拌机构5配合下搅拌均匀。主搅拌机构6包括电机61、转轴62、支撑板63、滑块64和搅拌板65。电机61位于罐体1上方且安装在盖板3的顶部中心，转轴62上端与电机61输出轴连接，下端穿过盖板3且与支撑板63顶部一端连接。支撑板63长度方向与罐体1径向方向相一致，滑块64固定在支撑板63底部，滑块64与转轴62分别固定在支撑板63两端。搅拌板65位于罐体1内且上端与支撑板63底部固定，下端靠近罐体1内底部，搅拌板65为斜叶式设置，即搅拌板65与罐体1径向方向呈一定角度设置。搅拌板65设置有多个，多个搅拌板65沿支撑板63长度方向等间距设置。
在上述技术方案中，电机61启动时，转轴62将带动支撑板63、滑块64和搅拌板65同步转动，如此一来，罐体1内的物料就可以通过搅拌板65进行搅拌，使用简单方便。
参照图1-5，副搅拌机构5包括推块、推板和导轨53。推块包括第一推块511和第二推块512，第一推块511和第二推块512分别固定在导轨53的相对两侧且分别与盖板3沿罐体1径向方向滑动配合。优选的，盖板3底部设置有沿罐体1径向方向设置的滑槽56，第一推块511和第二推块512顶部均设置有与滑槽56相适配的滑条55，滑条55嵌在滑槽56内且与滑槽56滑动配合。导轨53包括圆弧部531和一体连接在圆弧部531端口的直形部532，圆弧部531中心位于罐体1中心轴上，第一推块511和第二推块512长度方向均与罐体1径向方向相一致。第一推块511一端与直形部532固定，另一端穿过罐体1且向外延伸，第二推块512一端与圆弧部531固定，另一端穿过罐体1且向外延伸。导轨53顶部开设有与滑块64相适配的导向槽54，导向槽54为环形且绕设在转轴62四周，导向槽54形状与导轨53形状相同。滑块64插设在导向槽54内且与导向槽54滑动配合。推板包括第一推板521和第二推板522，第一推板521位于罐体1内且上端固定在圆弧部531底部，下端靠近罐体1内底部。第一推板521为斜叶式设置，即第一推板521宽度方向与罐体1径向方向呈一定夹角设置，第一推板521设置有多个，多个第一推板521沿圆弧部531周向方向等间距设置。第二推板522位于罐体1内且上端固定在直形部532底部，下端靠近罐体1内底部。第二推板522为斜叶式设置，即第二推板522与直行部呈一定夹角设置，第二推板522设置有多个，多个第二推板522沿直行部长度方向等间距设置。
在上述技术方案中，电机61启动时，转轴62将带动支撑板63、滑块64和搅拌板65同步转动，由于滑块64插设在导向槽54内且与导向槽54滑动配合，因此当滑块64转动到直行部上的导向槽54内时，导轨53、第一推块511、第二推块512、第一推板521和第二推板522将整体向靠近罐体1内壁移动，当滑块64滑出直行部上的导向槽54内时，导轨53、第一推块511、第二推块512、第一推板521和第二推板522又将整体反向移动，如此一来，搅拌板65搅拌物料过程中，第一推板521和第二推板522将间歇式的沿罐体1径向方向来回移动，从而起到物料推动的作用，提高了搅拌效率和搅拌质量。
实施例2：一种高性能喷射混凝土及其制备方法，与实施例1的区别在于，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：
水泥0.8kg；细骨料2kg；粗骨料1.5kg；粉煤灰0.1kg；减水剂0.01kg；固化剂0.04kg；无碱速凝剂0.04kg；水0.4kg。
优选的，粗骨料为安山岩碎石。
实施例3：一种高性能喷射混凝土及其制备方法，与实施例1的区别在于，高性能喷射混凝土由以下原料组分及重量制成：
水泥1.5kg；细骨料2.5kg；粗骨料2kg；粉煤灰0.2kg；减水剂0.02kg；固化剂0.05kg；无碱速凝剂0.05kg；水0.45kg。
优选的，粗骨料为石灰岩碎石。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。。
Claims (10)
1.一种高性能喷射混凝土，其特征在于：包括以下原料组分及重量份数：
水泥0.8-1.5份；细骨料2-2.5份；粗骨料1.5-2份；粉煤灰0.1-0.2份；减水剂0.01-0.02份；固化剂0.04-0.05份；无碱速凝剂0.04-0.05份；水0.4-0.45份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能喷射混凝土，其特征在于：所述粗骨料为玄武岩、安山岩或石灰岩中的一种或多种碎石，和/或所述粗骨料粒径为5mm-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能喷射混凝土，其特征在于：所述细骨料为砂子且细度模数为2.5-3.0。
4.根据权利要求1所述的一种高性能喷射混凝土，其特征在于：所述减水剂为高性能聚羧酸型减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种高性能喷射混凝土，其特征在于：所述无碱速凝剂由聚合硫酸铝、醇胺、氟化物、稳定剂按照重量比1:0.5:0.5:0.2组成。
6.如权利要求1-5中任一所述的高性能喷射混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按照原料重量份数称取各原料组分，然后将减水剂、固化剂和水倒入混料装置中混合；
S2、将水泥、细骨料、粗骨料和粉煤灰分别加入拌合设备中拌合，然后再加入混料装置中，搅拌20-40min，得到混合物料；
S3、将步骤S2得到的混合物料加入到混凝土搅拌机中搅拌，然后运输至施工现场进行施工，并在混凝土浇筑前加入无碱速凝剂。
7.根据权利要求6所述的一种高性能喷射混凝土的制备方法，其特征在于：所述混料装置包括罐体（1）、副搅拌机构（5）和主搅拌机构（6），所述罐体（1）顶部设置有盖板（3），所述盖板（3）上设置有进料口（4），所述罐体（1）底部设置有出料口（2）；
所述主搅拌机构（6）安装在所述盖板（3）上且用于搅拌所述罐体（1）内的物料，所述副搅拌机构（5）安装在所述盖板（3）下方且用于在所述主搅拌机构（6）搅拌过程中沿所述罐体（1）径向方向来回推动所述罐体（1）内的物料。
8.根据权利要求7所述的一种高性能喷射混凝土的制备方法，其特征在于：所述主搅拌机构（6）包括电机（61）、转轴（62）、支撑板（63）、滑块（64）和搅拌板（65）；
所述电机（61）安装在所述盖板（3）顶部中心，所述转轴（62）上端与所述电机（61）输出轴连接，下端穿过所述盖板（3）且与所述支撑板（63）一端连接，所述支撑板（63）长度方向与所述罐体（1）径向方向相一致，所述滑块（64）固定在所述支撑板（63）底部，所述滑块（64）与所述转轴（62）分别固定在所述支撑板（63）两端；
所述搅拌板（65）位于所述罐体（1）内且上端与所述支撑板（63）底部固定，下端靠近所述罐体（1）内底部，所述搅拌板（65）为斜叶式设置。
9.根据权利要求8所述的一种高性能喷射混凝土的制备方法，其特征在于：所述副搅拌机构（5）包括推块、推板和导轨（53）；
所述推块包括第一推块（511）和第二推块（512），所述第一推块（511）和所述第二推块（512）分别固定在所述导轨（53）的相对两侧，所述导轨（53）包括圆弧部（531）和连接在圆弧部（531）端口的直形部（532），所述第一推块（511）和所述第二推块（512）长度方向均与所述罐体（1）径向方向相一致，所述第一推块（511）一端与所述直形部（532）固定，另一端穿过罐体（1）且向外延伸，所述第二推块（512）一端与所述圆弧部（531）固定，另一端穿过罐体（1）且向外延伸；
所述导轨（53）顶部开设有与所述滑块（64）相适配的导向槽（54），所述导向槽（54）为环形且绕设在所述转轴（62）四周，所述滑块（64）插设在所述导向槽（54）内且与所述导向槽（54）滑动配合；
所述推板包括第一推板（521）和第二推板（522），所述第一推板（521）位于所述罐体（1）内且上端固定在所述圆弧部（531）底部，下端靠近所述罐体（1）内底部，所述第二推板（522）位于所述罐体（1）内且上端固定在所述直形部（532）底部，下端靠近所述罐体（1）内底部。
10.根据权利要求9所述的一种高性能喷射混凝土的制备方法，其特征在于：所述盖板（3）底部设置有沿所述罐体（1）径向方向设置的滑槽（56），所述第一推块（511）和所述第二推块（512）顶部均设置有与所述滑槽（56）相适配的滑条（55），所述滑条（55）嵌在所述滑槽（56）内且与所述滑槽（56）滑动配合。
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