CN115490480B - 一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土及其制备与应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土及其制备与应用方法，属于建筑材料技术领域，所述喷射混凝土包括以下重量份数的原料：水、硅酸盐水泥、掺混料、矿粉、粉煤灰、酚醛树脂、生物胶、速凝剂、减水剂。该喷射混凝土的制备方法包括以下步骤：(1)制备混合物A；(2)将掺混料加入至所述混合物A中混合均匀，得到混合B；(3)将剩余原料混合均匀加入至混合物B中，得到所述喷射混凝土。同时，该喷射混凝土利用湿式喷射机完成结构面的喷射。本发明提供的喷射混凝土能够大大降低混凝土的回弹率同时缩短初凝与终凝时间，提高混凝土抗压强度与稳定性。并且，本发明提供的制备方法简单，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土及其制备与应用方法。
背景技术
喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成，常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层。
早期的速凝剂多以粉体或有碱液体速凝剂为主，该类速凝剂具有掺量小、凝结时间快等优点，但是其具有较大腐蚀性，整体回弹率较高，且过高的碱含量极易造成混凝土强度倒缩、收缩开裂、发生碱集料反应，严重影响了喷射混凝土的耐久性。
另外，现有技术中的速凝剂大多是以碳酸盐、铝酸盐和硅酸盐等为原料，施加过程中采用过多且砂子和碎石使用较少时，会使混凝土后期强度大大降低，当巷道受到一定的压力后，会出现混凝土开裂和脱落的现象。若施加过程中减少速凝剂并增大砂子和碎石的用量后，喷射混凝土回弹率较高，不仅造成原材料浪费，还使施工现场空气中粉尘含量过高，严重威胁到施工人员的健康。
因此，如何提供一种低回弹高早强的喷射混凝土是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土及其制备与应用，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，包括以下重量份数的原料：水180-220份、硅酸盐水泥200-250份、掺混料40-60份、矿粉100-150份、粉煤灰80-120份、酚醛树脂14-20份、生物胶2-5份、速凝剂7-10份、减水剂3-6份。
优选的，所述掺混料包括以下质量分数的原料：二氧化硅粉体70％、硫铝酸钙20％、石灰石粉3-7％、偏高岭土3-7％。
优选的，所述粉煤灰为I级灰；所述矿粉为S95矿粉。
优选的，所述生物胶包括文莱胶、瓜尔胶、卡拉胶、阿拉伯胶和黄原胶中的任意一种。
优选的，所述速凝剂为硫酸铝类液体无碱速凝剂。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠、亚硫酸钠中的任意一种。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰与部分水搅拌混合均匀，得到混合物A；此步骤中水的使用量以使固体物料形成具有流动性的浆料状态为宜，具体的用量没有特别要求；
(2)将二氧化硅粉体、硫铝酸钙、石灰石粉和偏高岭土混合均匀，然后加入至所述混合物A中混合均匀，得到混合B；
(3)将所述生物胶、速凝剂、减水剂与剩余水混合均匀，然后加入至所述混合物B中，搅拌均匀后，得到所述含生物黏胶的低回弹喷射混凝土。
优选的，步骤(1)中所述搅拌速度为400-600rpm；
步骤(3)中所述搅拌速度为800-900rpm。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的应用方法，包括以下步骤：
将所述含生物黏胶的低回弹喷射混凝土利用湿式喷射机完成结构面的喷射，其中，所述喷射机的喷头与喷面垂直，最小夹角不小于70度，喷射厚度为15-25mm。
本发明公开了一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土及其制备与应用方法，本发明通过选用来源广泛、价廉易得的矿粉及粉煤灰代替部分水泥，大幅度降低了喷射混凝土的原料成本，同时具有环保性，以及具有极高的经济效益。本发明中使用的生物胶中具有大量的极性基团，而酚醛树脂和生物胶混合使用时，能够起到良好的复配增效和改性作用，使喷射混凝土整体具有良好的工作性和粘聚性，减少了混凝土回弹率和粉尘量。此外，本发明中使用的掺混料同样代替部分水泥进行添加，有效缩短了混凝土的初凝和终凝时间，且更进一步的降低了混凝土回弹率。更进一步的，本发明中的制备方法简单易操作，能够在常温下进行制备，便于室外工作。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中使用的粉煤灰为I级灰；矿粉为S95矿粉；硅酸盐水泥为为P.O52.5普通硅酸盐水泥。
实施例1
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，包括以下重量份数的原料：水220份、硅酸盐水泥200份、掺混料40份、矿粉100份、粉煤灰120份、酚醛树脂14份、文莱胶3份、硫酸铝类液体无碱速凝剂9份、聚羧酸减水剂6份。
其中，掺混料包括以下质量分数的原料：二氧化硅粉体70％、硫铝酸钙20％、石灰石粉7％、偏高岭土3％。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰与部分水在常温下以600rpm的搅拌速度搅拌混合均匀，得到混合物A；
(2)常温下，将二氧化硅粉体、硫铝酸钙、石灰石粉和偏高岭土混合均匀，然后加入至混合物A中混合均匀，得到混合B；
(3)将生物胶、速凝剂、减水剂与剩余水混合均匀，然后加入至混合物B中，以800rpm的搅拌速度在常温下搅拌均匀后，得到含生物黏胶的低回弹喷射混凝土。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的应用方法，包括以下步骤：
将所得的高延性混凝土混合料在60分钟内利用湿式喷射机完成结构面的喷射，喷头尽量与喷面垂直，最小夹角不小于70度，喷射厚度为15-25mm。
实施例2
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，包括以下重量份数的原料：水180份、硅酸盐水泥250份、掺混料50份、矿粉130份、粉煤灰100份、酚醛树脂20份、瓜尔胶5份、硫酸铝类液体无碱速凝剂10份、亚硫酸钠6份。
其中，掺混料包括以下质量分数的原料：二氧化硅粉体70％、硫铝酸钙20％、石灰石粉6份、偏高岭土4％。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的制备方法，与实施例1不同之处在于：步骤(1)中搅拌速度为400rpm；
步骤(2)中搅拌速度为900rpm。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的应用方法，与实施例1相同。
实施例3
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，包括以下重量份数的原料：水200份、硅酸盐水泥230份、掺混料40份、矿粉150份、粉煤灰80份、酚醛树脂17份、卡拉胶2份、硫酸铝类液体无碱速凝剂8份、木质素磺酸钠5份。
其中，掺混料包括以下质量分数的原料：二氧化硅粉体70％、硫铝酸钙20％、石灰石粉5％、偏高岭土5％。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的制备方法，与实施例1不同之处在于：步骤(1)中搅拌速度为500rpm；
步骤(2)中搅拌速度为800rpm。
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的应用方法，与实施例1相同。
对比例1
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，与实施例1的不同之处在于：不包括生物胶。
对比例2
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，与实施例1的不同之处在于：不包括酚醛树脂。
对比例3
一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，与实施例1的不同之处在于：水泥添加量为300份，且不包括掺混料。
技术效果
对实施例1至3以及对比例1-2的混凝土进行性能测试，性能测试项目包括：坍落度、含气量、抗压强度、回弹率以及稳定性。结果如表1所示。测试方法具体为：
含气量：根据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》检测。
抗压强度：根据JGJ/T 372-2016《低成本喷射混凝土应用技术规程》附录C方法检测第28天抗压强度。根据TB/T 10426-2019《铁路工程结构混凝土强度检测规程》射钉法法检测第1天抗压强度。
回弹率：测量喷嘴距离受喷面1m处回弹的混凝土量，回弹率＝回弹量/喷射总量×100％。
表1
由以上实验数据可以得知，本发明中的掺混料以及酚醛树脂和生物胶能够降低喷射混凝土的初凝及终凝时间，且大大提高了混凝土的抗压强度，有效的降低了混凝土回弹率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：水180-220份、硅酸盐水泥200-250份、掺混料40-60份、矿粉100-150份、粉煤灰80-120份、酚醛树脂14-20份、生物胶2-5份、速凝剂7-10份、减水剂3-6份；
所述掺混料为以下质量分数的原料：二氧化硅粉体70%、硫铝酸钙20%、石灰石粉3-7%、偏高岭土3-7%；
所述生物胶为文莱胶、瓜尔胶、卡拉胶、阿拉伯胶和黄原胶中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰；所述矿粉为S95矿粉。
3.根据权利要求1所述的一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，其特征在于，所述速凝剂为硫酸铝类液体无碱速凝剂。
4.根据权利要求1所述的一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠、亚硫酸钠中的任意一种。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰与部分水以400-600rpm的搅拌速度搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）将二氧化硅粉体、硫铝酸钙、石灰石粉和偏高岭土混合均匀，得到掺混料，然后加入至所述混合物A中混合均匀，得到混合物B；
（3）将所述生物胶、速凝剂、减水剂与剩余水混合均匀，然后加入至所述混合物B中，以800-900rpm的搅拌速度搅拌均匀后，得到所述含生物黏胶的低回弹喷射混凝土。
6.如权利要求1-4任一项所述的一种含生物黏胶的低回弹喷射混凝土的应用方法，其特征在于，将所述含生物黏胶的低回弹喷射混凝土利用湿式喷射机完成结构面的喷射；
其中，所述湿式喷射机的喷头与喷面垂直，最小夹角不小于70度，喷射厚度为15-25mm。
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