CN115572127A - 一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法 - Google Patents

一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及高边坡施工技术的领域，具体公开了一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法。该喷射混凝土由包括以下重量份的原料组成，水泥420～480份，水160～210份，砂820～880份，碎石820～880份，减水剂7～13份，粉煤灰40～50份，碱性速凝剂30～50份，加固组分93～135份，所述加固组分包括乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂，所述乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂三者重量之比为（50～70）:（25～35）:（18～30）。本申请的喷射混凝土可用于高边坡施工，其具有降低回弹率，减少原料浪费的优点。

Description

一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法
技术领域
本申请涉及高边坡施工技术的领域，更具体地说，它涉及一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法。
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。
目前喷射混凝土施工工艺主要分为干喷法和湿喷法，湿喷法较干喷法具有粉尘小、混凝土质量稳定和施工效率高等优点，因此湿喷法是未来喷射混凝土技术发展的趋势。
湿喷法施工过程中回弹率平均都在20％-30％之间，为了保证施工质量需要多次复喷，浪费原材料导致施工成本增加。
发明内容
为了降低湿喷法回弹率，减少原材料浪费从而降低施工成本，本申请提供一种高边坡施工用喷射混凝土及框架锚杆支护施工方法。
第一方面，本申请提供一种高边坡施工用喷射混凝土，采用如下的技术方案：
一种高边坡施工用喷射混凝土，由包括以下重量份的原料组成，水泥420～480份，水160～210份，砂820～880份，碎石820～880份，减水剂7～13份，粉煤灰40～50份，碱性速凝剂30～50份，加固组分85～135份，所述加固组分包括乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂，所述乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂三者重量之比为(10～14):(5～7):(2～6)。
通过采用上述技术方案，喷射混凝土固化过程中，碱性速凝剂形成粗大晶体从而产生缝隙，此时乙烯脲树脂受固化剂和复配促进剂影响固化形成细密晶体对碱性速凝剂粗大晶体缝隙进行填充，从而有效提高先前喷射混凝土固化后的强度，继续喷射混凝土，因先前喷射的混凝土不易脱落，后续喷射的混凝土被挂载于其上，从而有效减少喷射混凝土的回弹率。
优选的，所述所述复配促进剂包括微晶纤维素、改性竹纤维和三水碳酸镁晶须，所述微晶纤维素、改性竹纤维和三水碳酸镁晶须三者重量之比为5:4:1。
通过采用上述技术方案，三水碳酸镁晶须提高微晶纤维素和改性竹纤维的流动性，从而使得微晶纤维素和改性竹纤维均匀分散于乙烯脲树脂中，混凝土喷射于边坡上，乙烯脲树脂在微晶纤维素和改性竹纤维促进下结晶，微晶纤维素促进乙烯脲树脂结成细密晶体，改性竹纤维使得晶体沿围绕改性竹纤维生长对碱性速凝剂晶体缝隙进行填充，且改性竹纤维增加先前喷射混凝土表面的粗糙度，从而使得后喷射的混凝土与之结合强度增加，有效降低回弹率，减少原材料浪费。
优选的，所述改性竹纤维为竹纤维经纳米界面改性粒子改性而来。
通过采用上述技术方案，竹纤维经纳米界面改性粒子改性之后，提高竹纤维表面的附着强度和结合强度，从而使得后续喷射的混凝土更容易与先前喷射后固化的混凝土层结合，有效降低回弹率。
优选的，所述改性竹纤维的制备方法包括以下步骤：S1、将硅烷偶联剂和乙醇以质量比为1:20的比例混合，然后加入纳米界面改性粒子混合均匀制得混合液，加入量为硅烷偶联剂和乙醇总重量的5％；S2、将竹纤维浸入上述混合液中，超声处理30min后取出竹纤维烘干制得改性竹纤维。
通过采用上述技术方案，将纳米界面改性粒子负载于竹纤维表面，从而实现对竹纤维的改性，进而提高竹纤维负载能力和结合能力，提高结晶稳定度和喷射混凝土连接强度。
优选的，所述改性竹纤维制备步骤中，所述竹纤维先经碱处理再浸入混合液中。
通过采用上述技术方案，经碱处理以后的竹纤维更容易负载纳米接面改性粒子，提高纳米界面改性粒子在竹纤维上的连接稳定性。
优选的，所述纳米界面改性粒子为二硼化铝。
通过采用上述技术方案，二硼化铝在竹纤维表面稳定存在，从而提高竹纤维的界面结合性能，提高竹纤维的附着强度和结合强度，同时当喷射混凝土层受氯离子渗透影响时，二硼化铝能稳定存在，从而减少喷射混凝土受氯离子影响而侵蚀损坏的情况。
优选的，所述喷射混凝土的制备方法包括以下步骤：将水泥、水、减水剂、粉煤灰混合，再加入砂和碎石搅拌混合均匀，最后加入混合好的加固组分制得混合物，喷射时混合物与碱性速凝剂混合喷出。
通过采用上述技术方案，先制得浆体再与砂、碎石和加固组分混合，从而提高水泥和粉煤灰的混合均匀性，最后与碱性速凝剂混合喷出，从而制得喷射混凝土，步骤简单。
第二方面，本申请提供一种框架锚杆支护施工方法，采用如下的技术方案：
一种框架锚杆支护施工方法，包括以下步骤：确定孔位以后钻孔安装锚杆，注浆将锚杆固定以后安装框架梁，框架梁安装完毕后在边坡上喷射混凝土施工，养护完毕后铺设草皮护坡。
通过采用上述技术方案，先通过锚杆将框架梁支护于边坡上，再通过喷射混凝土覆盖于框架梁上，并通过草皮护坡对边坡完成最终的支护，从而有效提高高边坡稳定性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请速凝剂采用碱性速凝剂，从而使得喷射混凝土固化过程中碱性速凝剂形成粗大晶体从而产生缝隙，此时乙烯脲树脂受固化剂和复配促进剂影响固化形成细密晶体对碱性速凝剂粗大晶体缝隙进行填充，从而有效提高先前喷射混凝土固化后的强度，继续喷射混凝土，因先前喷射的混凝土不易脱落，后续喷射的混凝土被挂载于其上，从而有效减少喷射混凝土的回弹率，减少原材料浪费。
2、本申请中乙烯脲树脂在微晶纤维素和改性竹纤维促进下结晶，微晶纤维素促进乙烯脲树脂结成细密晶体，改性竹纤维使得晶体沿围绕改性竹纤维生长对碱性速凝剂晶体缝隙进行填充，且改性竹纤维增加先前喷射混凝土表面的粗糙度，从而使得后喷射的混凝土与之结合强度增加，有效降低回弹率。
3、本申请中竹纤维先经碱处理再经二硼化铝进行界面改性，从而提高竹纤维的负载能力和结合能力，通过改性后的竹纤维提高先前喷射固化的混凝土与后喷射的混凝土之间的连接强度，降低回弹率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中，水泥为普通硅酸盐水泥，砂粒径为0～5mm，碎石粒径为5～15mm，减水剂为聚羧酸减水剂，粉煤灰为一级粉煤灰，乙烯脲树脂为二羟甲基二羟基乙烯脲树脂，固化剂为过氧化异丙苯氢，微晶纤维素粒径为20μm，竹纤维长度为1cm直径为250μm，三水碳酸镁晶须由碳酸氢铵法制备而来，长度为50～100μm，二硼化铝细度为1000目，碱性速凝剂为铝酸钠液体速凝剂。
制备例
制备例1
本制备例公开一种改性竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、将硅烷偶联剂和乙醇以质量比为1:20的比例混合，然后加入二硼化铝粉末混合均匀制得混合液，加入量为硅烷偶联剂和乙醇总重量的5％；
S2、将竹纤维浸入上述混合液中，超声处理30min后取出竹纤维烘干制得改性竹纤维。
制备例2
本制备例公开一种改性竹纤维的制备方法，与制备例1不同之处在于：S2中竹纤维先经碱处理，具体处理方式为，配制质量分数浓度为1％的氢氧化钠溶液，将竹纤维浸泡于其中，浸泡2h后取出用蒸馏水洗净再经真空冷冻干燥制得竹纤维。
实施例
实施例1
本实施例公开一种高边坡施工用喷射混凝土，其由以下步骤制得：
S1、将420kg水泥、160kg水、7kg减水剂和40kg粉煤灰混合搅拌均匀制得浆料，将50kg二羟甲基二羟基乙烯脲树脂、25kg过氧化异丙苯氢、5kg微晶纤维素、4kg制备例1制得的改性竹纤维和1kg三水碳酸镁晶须混合均匀制得加固组分；
S2、向S1制得的浆料中加入820kg砂和820kg碎石，并加入S1制得的加固组分混合均匀；
S3、S2中各组分混合均匀后配合30kg碱性速凝剂喷射至边坡上形成喷射混凝土层。
实施例2
本实施例公开一种高边坡施工用喷射混凝土，其由以下步骤制得：
S1、将450kg水泥、185kg水、10kg减水剂和45kg粉煤灰混合搅拌均匀制得浆料，将60kg二羟甲基二羟基乙烯脲树脂、30kg过氧化异丙苯氢、10kg微晶纤维素、8kg制备例1制得的改性竹纤维和2kg三水碳酸镁晶须混合均匀制得加固组分；
S2、向S1制得的浆料中加入850kg砂和850kg碎石，并加入S1制得的加固组分混合均匀；
S3、S2中各组分混合均匀后配合40kg碱性速凝剂喷射至边坡上形成喷射混凝土层。
实施例3
与实施例2不同之处在于：S1中所使用的改性竹纤维为制备例2制得的。
实施例4
与实施例2不同之处在于：碱性速凝剂配合使用量为30kg。
实施例5
与实施例2不同之处在于：碱性速凝剂配合使用量为50kg。
实施例6
本实施例公开一种高边坡施工用喷射混凝土，其由以下步骤制得：
S1、将420kg水泥、16kg水、7kg减水剂和40kg粉煤灰混合搅拌均匀制得浆料，将50kg二羟甲基二羟基乙烯脲树脂、25kg过氧化异丙苯氢、5kg微晶纤维素、4kg制备例1制得的改性竹纤维和1kg三水碳酸镁晶须混合均匀制得加固组分；
S2、向S1制得的浆料中加入820kg砂和820kg碎石，并加入S1制得的加固组分混合均匀；
S3、S2中各组分混合均匀后配合30kg碱性速凝剂喷射至边坡上形成喷射混凝土层。
实施例7
本实施例公开一种框架锚杆支护施工方法，其包括以下步骤：
S1、遵循“逐级开挖，逐级支护”的原则开挖边坡，开挖一级后及时人工修整坡面，尽量保持坡面的平整；
S2、钻孔前，根据设计要求和地层条件，定出孔位，作出标记，钻孔要求干钻；
S3、成孔后，组装前钢筋应平直和防锈，锚杆防腐处理选用聚氯乙烯或聚丙烯软塑料管，管内油脂充填，连同注浆管一同放入钻孔，锚杆放入角度，应与钻孔角度一致，注入水泥浆和水泥砂浆完成锚杆固定；
S4、浇筑钢筋混凝土框架，使用喷射混凝土进行喷射，在框架上覆盖一层喷射混凝土层，养护完毕后铺设草皮护坡。
对比例
对比例1
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加二羟甲基二羟基乙烯脲树脂。
对比例2
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加过氧化异丙苯氢。
对比例3
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加加固组分。
对比例4
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加过氧化异丙苯氢和加固组分。
对比例5
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加二羟甲基二羟基乙烯脲树脂和加固组分。
对比例6
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加二羟甲基二羟基乙烯脲树脂和过氧化异丙苯氢。
对比例7
本对比例提供一种喷射混凝土，与实施例2不同之处在于：
未添加二羟甲基二羟基乙烯脲树脂、过氧化异丙苯氢和加固组分。
表1实施例和对比例原料表(kg)
Figure BDA0003881361170000061
Figure BDA0003881361170000071
性能检测试验
根据《GB/T50081-2002》6抗压强度试验测试实施例及对比例混凝土28d抗压强度。
根据回弹率计算方法测试回弹率，具体步骤为：找一块侧墙，在地面上铺设帆布，向侧墙喷射一定重量的混凝土，将掉落上的混凝土收集起来，计算落地物料量/喷射总量*100％。
表2性能检测数据表
抗压强度(MPa) 回弹率(％)
实施例1 31.2 6.4
实施例2 32.9 5.7
实施例3 33.2 5.3
实施例4 32.1 6.0
实施例5 31.9 6.1
实施例6 32.4 6.5
对比例1 29.6 9.2
对比例2 32.6 8.6
对比例3 30.3 8.2
对比例4 30.0 9.9
对比例5 26.4 11.1
对比例6 29.2 10.4
对比例7 26.2 11.4
结合实施例2和对比例1-7并结合表2可以看出，三水碳酸镁晶须提高微晶纤维素和改性竹纤维的流动性，从而使得微晶纤维素和改性竹纤维均匀分散于乙烯脲树脂中，混凝土喷射于边坡上，乙烯脲树脂在微晶纤维素和改性竹纤维促进下结晶，微晶纤维素促进乙烯脲树脂结成细密晶体，改性竹纤维使得晶体沿围绕改性竹纤维生长对碱性速凝剂晶体缝隙进行填充，且改性竹纤维增加先前喷射混凝土表面的粗糙度，从而使得后喷射的混凝土与之结合强度增加，有效降低回弹率。
结合实施例2和实施例9并结合表2可以看出，经碱处理以后的竹纤维更容易负载纳米接面改性粒子，提高纳米界面改性粒子在竹纤维上的连接稳定性，进而提高竹纤维负载能力和结合能力，提高结晶稳定度和喷射混凝土连接强度，从而使得后续喷射的混凝土更容易与先前喷射后固化的混凝土层结合，有效降低回弹率结合实施例2、实施例10和实施例11并结合表2可以看出，当碱性速凝剂加入量较小时，无法使得先前喷射的混凝土迅速固化，加入量较多时，固化过快导致后续喷射的混凝土更难挂载于其上，导致回弹率略有增加，通过调整碱性速凝剂与复配促进剂二者加入比例，使得喷射混凝土的回弹率得到有效调整。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，由包括以下重量份的原料组成，水泥420～480份，水160～210份，砂820～880份，碎石820～880份，减水剂7～13份，粉煤灰40～50份，碱性速凝剂30～50份，加固组分85～135份，所述加固组分包括乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂，所述乙烯脲树脂、固化剂和复配促进剂三者重量之比为（10～14）:（5～7）:（2～6）。
2.根据权利要求1所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述所述复配促进剂包括微晶纤维素、改性竹纤维和三水碳酸镁晶须，所述微晶纤维素、改性竹纤维和三水碳酸镁晶须三者重量之比为5:4:1。
3.根据权利要求2所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述改性竹纤维为竹纤维经纳米界面改性粒子改性而来。
4.根据权利要求3所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述改性竹纤维的制备方法包括以下步骤：S1、将硅烷偶联剂和乙醇以质量比为1:20的比例混合，然后加入纳米界面改性粒子混合均匀制得混合液，加入量为硅烷偶联剂和乙醇总重量的5%；
S2、将竹纤维浸入上述混合液中，超声处理30min后取出竹纤维烘干制得改性竹纤维。
5.根据权利要求4所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述改性竹纤维制备步骤中，所述竹纤维先经碱处理再浸入混合液中。
6.根据权利要求3所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述纳米界面改性粒子为二硼化铝。
7.根据权利要求2所述的高边坡施工用喷射混凝土，其特征在于，所述喷射混凝土的制备方法包括以下步骤：将水泥、水、减水剂、粉煤灰混合，再加入砂和碎石搅拌混合均匀，最后加入混合好的加固组分制得混合物，喷射时混合物与碱性速凝剂混合喷出。
8.一种框架锚杆支护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：确定孔位以后钻孔安装锚杆，注浆将锚杆固定以后安装框架梁，框架梁安装完毕后在边坡上喷射混凝土施工，养护完毕后铺设草皮护坡。
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