CN115677264B - 混凝土掺合料及其制备方法 - Google Patents
混凝土掺合料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115677264B CN115677264B CN202211719604.2A CN202211719604A CN115677264B CN 115677264 B CN115677264 B CN 115677264B CN 202211719604 A CN202211719604 A CN 202211719604A CN 115677264 B CN115677264 B CN 115677264B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- percent
- concrete
- concrete admixture
- caco
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 15
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 12
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 9
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 9
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 9
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 claims description 8
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 8
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 8
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 7
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 7
- 150000004683 dihydrates Chemical group 0.000 claims description 7
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 7
- 150000008130 triterpenoid saponins Chemical class 0.000 claims description 6
- DGVVJWXRCWCCOD-UHFFFAOYSA-N naphthalene;hydrate Chemical compound O.C1=CC=CC2=CC=CC=C21 DGVVJWXRCWCCOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 abstract description 37
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 28
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 11
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 102100026735 Coagulation factor VIII Human genes 0.000 description 1
- 101710204168 Coagulation factor VIII Proteins 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000565675 Oncomelania Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002947 procoagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明提供了一种混凝土掺合料及其制备方法，该混凝土掺合料的制备原料按重量百分比计包括以下组分：0.1%‑0.2%有机增粘组分，90%‑95%无机增粘组分，2%‑5%促凝组分，0.1%‑0.2%引气组分，1%‑3%减水组分，0.5%‑2%保塑组分。该混凝土掺合料各原料协同作用可以明显改善混凝土的粘聚性和可泵性，缩短混凝土凝结时间，降低喷射混凝土的回弹率，节约施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土建筑材料领域，特别涉及一种混凝土掺合料，同时本发明还涉及一种上述混凝土掺合料的制备方法。
背景技术
随着工程建筑的发展，由于不同工程的需要使人们对混凝土提出了更多的要求。喷射混凝土湿喷技术是指借助一定压缩空气将按比例混合的新拌混凝土从喷嘴口喷出，并在喷口处与液体速凝剂混合后喷射到受喷面或修补结构面。因具有凝结硬化快、施工过程粉尘污染少，喷射层匀质性高等施工特点。
喷射混凝土在我国基础设施建设和城市建设工程中起到越来越重要的作用，用量呈不断增加趋势，尤其是高速铁路、公路建设过程中隧道建设工程越来越多，对喷射混凝土的性能提出了越来越高的要求。隧道施工过程中混凝土喷射技术是开挖初期支护非常关键的部分，直接影响着隧道支护质量及施工安全。作为喷射混凝土湿喷工艺重要组分的速凝剂在提高喷射混凝土的强度、粘接性、粘聚性以及减少回弹率等方面发挥重要的作用。但是，现阶段仅依靠速凝剂仍存在一定的问题，如施工过程中存在混凝土凝结时间偏慢、早期强度不足、与基层围岩粘结强度较差，混凝土发散，回弹率偏高，造成大量的成本浪费，同时，一次性喷层厚度偏低，基本均在20cm以下，这在一定程度上会影响围岩支护效果，需要多次复喷方可完成施工，严重影响施工进度。
为解决喷射混凝土粘聚性、抗流挂性能差，回弹率高等问题，国内外学者在喷射混凝土掺合料方面进行了较多研究并取得了一定进展，但是在施工过程中并未完全解决上述问题，甚至效果并不明显。专利公开号为CN110105012A高性能喷射混凝土专用掺合料，可以实现喷射混凝土边墙回弹率≤5%，拱顶≤8%，一次喷射厚度大于等于40cm，1d抗压强度大于等于15MPa，但是该申请专利掺入较多超细矿粉，会导致混凝土水化速度变慢，早期强度偏低，另一方面加入矿粉后混凝土收缩较大，容易产生开裂，不利于混凝土的耐久性。此外，该发明掺合料加入喷射混凝土搅拌后，将引起混凝土流动性大大降低，坍落度损失较大，严重影响喷射混凝土的可泵性和施工性能，回弹率降低效果有限，甚至会有所增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种混凝土掺合料，以降低混凝土回弹率。
为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种混凝土掺合料，所述混凝土掺合料的制备原料按重量百分比计包括以下组分：0.1%-0.2%有机增粘组分，90%-95%无机增粘组分，2%-5%促凝组分，0.1%-0.2%引气组分，1%-3%减水组分，0.5%-2%保塑组分。
进一步的，所述有机增粘组分包括羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇中的至少一种。
进一步的，所述无机增粘组分包括纳米二氧化硅。
进一步的，所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-100nm。
进一步的，所述促凝组分包括铝酸三钙。
进一步的，所述铝酸三钙的比表面积为350-400m2/kg。
进一步的，所述引气组分包括三萜皂苷和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
进一步的，所述减水组分包括羧酸减水剂和萘系减水剂中的至少一种。
进一步的，所述保塑组分包括二水石膏。
本发明的混凝土掺合料，能够明显改善混凝土的粘聚性和可泵性，缩短混凝土凝结时间，与岩石基层粘结强度高，可降低喷射混凝土的回弹率，大大节约施工成本，一次喷射厚度可达到40－50cm，有利于缩短工期，提高施工效率。应用本产品的喷射混凝土抗压强度高，8h抗压强度可达12MPa以上，28d粘结强度2.6MPa以上，抗压强度比大于110%。
本发明进一步提出了一种混凝土掺合料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将CaCO3、Al2O3和Na2O混合，CaCO3和Al2O3的摩尔比是3.1-3.15:1，Na2O的质量是CaCO3与Al2O3质量和的1-3%，于1100-1150摄氏度煅烧6-8小时，球磨后制得促凝组分；将有机增粘组分、无机增粘组分、所述促凝组分、引气组分、减水组分和保塑组分混合均匀，制得所述混凝土掺合料。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。另外，除本实施例特别说明之外，本实施例中所涉及的各术语及工艺依照现有技术中的一般认知及常规方法进行理解即可。
一种混凝土掺合料，混凝土掺合料的制备原料按重量百分比计包括以下组分：0.1%-0.2%有机增粘组分，90%-95%无机增粘组分，2%-5%促凝组分，0.1%-0.2%引气组分，1%-3%减水组分，0.5%-2%保塑组分。
本发明的混凝土掺合料采用有机增粘组分可显著改善喷射混凝土的和易性，提高喷浆料的粘稠度，从而降低回弹率。优选的有机增粘组分的平均分子量为20万，可选包括羟丙基甲基纤维素（HPMC）和聚乙烯醇（PVA）中的至少一种。羟丙基甲基纤维素的疏水主链与水形成氢键，同时其结构上的其他极性基团相互作用，搭建三维网状结构，提高掺合料流变体积，限制自由移动空间，从而提高黏度。当施加剪切力时，三维网状结构被破坏，分子间的氢键消失，粘度降低，当撤去剪切力时，氢键重新形成，三维网状架构被重新建立。结构上含有丰富的羟基以及疏水链段，其增稠效率很高，对 pH值不敏感。聚乙烯醇是一种合成高分子聚合物，聚乙烯醇是通过聚醋酸乙烯酯（PVAC）醇解或者水得到的。由于羧基基团的存在，使PVA有很高的吸水性，是一种性能优良，用途广泛的水溶性聚合物。
无机增粘组分优选采用纳米二氧化硅，纳米二氧化硅的平均粒径为20-100nm，其具有小尺寸效应，比表面积较大，具有很强的化学反应活性，掺入混凝土后能够更多的吸附自由水，从而增加混凝土的粘聚性，能够有效改善混凝土在湿喷机喷嘴处至围岩表层间喷射过程中的发散问题，同时可提高喷射混凝土与基层围岩的附着力，进一步降低回弹率。此外，纳米二氧化硅具有“滚珠轴承”作用，有利于增加浆体的流动性和可泵性。纳米二氧化硅与氢氧化钙反应可加快水化反应的进行，使喷射混凝土的早期强度有所提高。还能与水化反应产物发生二次水化反应，促进后期强度的增长，同时纳米二氧化硅具有超细填充效应，能够填充混凝土内部凝胶孔隙，增加密实度，提高强度，减少水泥和混凝土水化后引起的裂缝，有利于改善混凝土的抗渗性和耐久性。
促凝组分可协同速凝剂进一步缩短喷射混凝土的初终凝时间，提高早期强度，能够有效促进支护效果的提升。促凝组分可以优选采用铝酸三钙，水泥中，C3A(铝酸三钙)是水泥水化反应最快的矿物，也是水泥早期强度的来源，C3A水化速度非常快，水化2h时放热量达到最大，水化产物为C3AH13，没有过渡相中间产物生成，在有石膏存在时，C3A的促凝作用则有所延迟。部分水泥颗粒和铝酸三钙与石膏反应生成高硫型水化硫铝酸钙（AFt），高硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石，是难溶于水的针状晶体。钙矾石可以包裹水泥以及C3A颗粒表面，水泥和C3A颗粒被钙矾石包裹后，水化速度明显减弱，水泥和C3A会在内部与钙矾石缓慢反应，形成单硫型水化硫铝酸钙（AFm），包裹层会破裂，C3A被释放出，这时水化速率就会很快。本发明促凝组分的铝酸三钙则更优选的采用CaCO3、Al2O3和Na2O混合进行煅烧制备，以此所制得的产物铝酸三钙的晶系形式具有更好的促凝效果，同时大大提高混凝土早强，有利于回弹降低。更优选的铝酸三钙比表面积为350-400m2/kg，其水化活性更高，水化产物更细致均匀。
但是增粘组分和促凝组分加入可能引起混凝土的流动性降低以及坍落度损失，因此本发明的混凝土掺合料还加入了引气组分、减水组分和保塑组分，引气组分优选采用包括三萜皂苷和十二烷基硫酸钠中的至少一种，引气组分能够引入大量均匀分布的气泡，由于气泡的可压缩性，因而可以缓解结冰产生的膨胀压力，同时，气泡还可以容纳自由水的迁入，因而可以大大缓解渗透压力，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性和塑性，有利于其坍落度的保持，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性。
减水组分优选采用包括粉剂羧酸减水剂和萘系减水剂中的至少一种，减水组分可以促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。可改善喷射混凝土因调节喷射混凝土的和易性、泵送性，保证混凝土状态能够满足现场要求和施工的连续性。
保塑组分可以有效防止喷射混凝土出现瞬凝现象，保塑组分优选包括二水石膏。如上文所介绍的C3A和石膏的作用原理，促凝组分C3A的水化速度是很快的，如果不加入保塑组分，混凝土刚搅拌完很快就会凝结硬化，等到把混凝土运送到施工现场，混凝土没有流动性也就无法施工。所以为了使混凝土在运到现场施工之前仍具有施工性能，本发明加入适量的石膏，喷射混凝土拌和及运输过程中，石膏可与部分C3A反应生成钙矾石，钙矾石包裹在水泥颗粒以及C3A表面，防止混凝土过早凝结硬化，保塑组分可以根据运输距离选择合适的加入量，混凝土送到现场施工时，钙矾石转化为强度较低的单硫型水化硫铝酸钙，水泥颗粒和C3A会析出，使喷射混凝土迅速水化与凝结。适量的保塑组分可调整C3A的作用时间，使混凝土在喷射施工前具有良好的流动性，便于运输至现场。
本发明纳米掺合料各组分协同作用，能够加快喷射混凝土凝结硬化速率，改善喷浆料的黏稠度、提高早期强度和粘结强度，减少回弹，可有效降低围岩变形开裂风险，支护效率得到大幅度提升，尤其适用于三级以上围岩、高地应力、大埋深、高外水压等复杂不良地质条件。
本发明的混凝土掺合料，能够明显改善混凝土的粘聚性和可泵性，缩短混凝土凝结时间，与岩石基层粘结强度高，可降低喷射混凝土的回弹率，大大节约施工成本，一次喷射厚度可达到40－50cm，有利于缩短工期，提高施工效率。应用本产品的喷射混凝土抗压强度高，8h抗压强度可达12MPa以上，28d粘结强度2.6MPa以上，抗压强度比大于110%，混凝土抗渗性也有较大提升。
本发明进一步提出了一种混凝土掺合料的制备方法，该方法包括以下步骤：
以CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，将CaCO3和Al2O3按照3.1-3.15:1的摩尔比混合，另外掺入Na2O，Na2O的质量是CaCO3与Al2O3质量和的1-3%，然后于1100-1150摄氏度煅烧6-8小时，球磨后制得促凝组分。此方法制得的铝酸三钙的晶系形式具有更好的促凝效果，同时大大提高混凝土早强，有利于回弹降低。然后将有机增粘组分、无机增粘组分、促凝组分、引气组分、减水组分和保塑组分混合均匀，制得混凝土掺合料。
下面对本发明的具体实现方案做详细的描述。
实施例一
由以下组分按质量百分比例混合而成，具体包括：0.1%HPMC，90 .7%纳米二氧化硅，5%C3A，0.2%三萜皂苷，2%粉剂羧酸，2%二水石膏。其中C3A制备方法为：分别以CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，按照摩尔比3.1:1的比例混合，另外掺入CaCO3和Al2O3质量和的2%的Na2O，于1100摄氏度煅烧6小时，球磨后制得C3A粉体，其比表面积为350-400m2/kg。
实施例二
由以下组分按质量百分比例混合而成，具体包括：0.2%HPMC，94.2%纳米二氧化硅，3%C3A，0.1%十二烷基硫酸钠，3%萘系减水剂，0.5%二水石膏。其中C3A制备方法为：分别以CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，按照摩尔比3.1:1的比例混合，另外掺入CaCO3和Al2O3质量和的3%的Na2O，于1100摄氏度煅烧6小时，球磨后制得C3A粉体，其比表面积为350-400m2/kg。
实施例三
由以下组分按质量百分比例混合而成，具体包括：0.1%PVA，94.7%纳米二氧化硅，2%C3A，0.2%三萜皂苷，2%粉剂羧酸，1%二水石膏。其中C3A制备方法为：分别以CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，按照摩尔比3.15:1的比例混合，另外掺入CaCO3和Al2O3质量和的1%的Na2O，于1100摄氏度煅烧6小时，球磨后制得C3A粉体，其比表面积为350-400m2/kg。
实施例四
由以下组分按质量百分比例混合而成，具体包括：0.2%HPMC，91.7%纳米二氧化硅，4%C3A，0.1%三萜皂苷，2%萘系减水剂，2%二水石膏。其中C3A制备方法为：分别以CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，按照摩尔比3.15:1的比例混合，另外掺入CaCO3和Al2O3质量和的3%的Na2O，于1100摄氏度煅烧6小时，球磨后制得C3A粉体，其比表面积为350-400m2/kg。
测试采用C30喷射混凝土，配合比：海螺水泥470kg/m3；中砂817kg/m3，细度模数2.8；5-10mm碎石817kg/m3，水174kg/m3，聚羧酸高性能减水剂4.7kg/m3；无碱速凝剂28.2kg/m3。
对比例一
采用与实施例一基本相同的原料配比，不同的是对比例一的促凝组分C3A采用CaCO3和Al2O3作为钙源和铝源，按照摩尔比3.1:1的比例混合，于1100摄氏度煅烧6小时，球磨后制得C3A粉体。
将上述实施例1-4制备的喷射混凝土用纳米掺合料按照占水泥质量百分比5％掺入配制成喷射混凝土，未掺本发明纳米掺合料的喷射混凝土作为空白组，对其性能进行测试，结果如下表所示：
表1 喷射混凝土用纳米掺合料对比试验结果
实施例一和对比例一表明：在C3A煅烧制备过程中加入一定量的Na2O，能够使部分C3A由立方晶系转变为斜方晶系，斜方晶系具有更高的水化速度以及水耗，可进一步缩短水泥浆体的凝结时间，并提高喷射混凝土早强性能，有利于回弹降低。
从表1试验结果可以看出，本发明制备的喷射混凝土用纳米掺合料，能够明显改善喷射混凝土的粘聚性和可泵性，缩短喷射混凝土凝结时间，与岩石基层粘结强度高，可将喷射混凝土的回弹率由20%~30%降低至5%以内，大大节约施工成本。一次喷射厚度可由20cm增加至40－50cm，有利于缩短工期，施工效率可提高50%以上。应用本产品的喷射混凝土抗压强度高，8h抗压强度可达12MPa以上，28d粘结强度2.6MPa以上，抗压强度比大于110%，混凝土抗渗性也有较大提升。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (5)
1.一种混凝土掺合料，其特征在于，所述混凝土掺合料的制备原料按重量百分比计包括以下组分：0.1%-0.2%有机增粘组分，90%-95%无机增粘组分，2%-5%促凝组分，0.1%-0.2%引气组分，1%-3%减水组分，0.5%-2%保塑组分；
所述促凝组分是比表面积为350-400m2/kg的铝酸三钙；所述保塑组分为二水石膏；所述有机增粘组分为羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇中的至少一种；所述无机增粘组分为纳米二氧化硅；所述混凝土掺合料按照水泥质量百分比5％掺入混凝土；
所述促凝组分的制备方法包括以下步骤：
将CaCO3、Al2O3和Na2O混合，CaCO3和Al2O3的摩尔比是3.1-3.15:1，Na2O的质量是CaCO3与Al2O3质量和的1-3%，于1100-1150摄氏度煅烧6-8小时，球磨后制得促凝组分。
2.根据权利要求1所述的混凝土掺合料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-100nm。
3.根据权利要求1所述的混凝土掺合料，其特征在于：所述引气组分为三萜皂苷和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的混凝土掺合料，其特征在于：所述减水组分为羧酸减水剂和萘系减水剂中的至少一种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将CaCO3、Al2O3和Na2O混合，CaCO3和Al2O3的摩尔比是3.1-3.15:1，Na2O的质量是CaCO3与Al2O3质量和的1-3%，于1100-1150摄氏度煅烧6-8小时，球磨后制得促凝组分；
将有机增粘组分、无机增粘组分、促凝组分、引气组分、减水组分和保塑组分混合均匀，制得所述混凝土掺合料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211719604.2A CN115677264B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
| PCT/CN2023/083641 WO2024138911A1 (zh) | 2022-12-30 | 2023-03-24 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211719604.2A CN115677264B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115677264A CN115677264A (zh) | 2023-02-03 |
| CN115677264B true CN115677264B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=85057379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211719604.2A Active CN115677264B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115677264B (zh) |
| WO (1) | WO2024138911A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115677264B (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-14 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
| CN116082018B (zh) * | 2023-03-09 | 2023-08-08 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 喷射混凝土用掺合料及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AR027735A1 (es) * | 2000-03-29 | 2003-04-09 | Lafarge Aluminates | Cuerpos cementosos no eflorescentes, aglutinante hidraulico, pasta acuosa y metodo para formar dichos cuerpos cementosos |
| AR069565A1 (es) * | 2008-01-11 | 2010-02-03 | Constr Res & Tech Gmbh | Acelerante en forma de mezcla acuosa, metodo para obtenerlo, uso del acelerante, hormigon y capa endurecida que lo comprenden. |
| CN101973722B (zh) * | 2010-09-15 | 2012-10-31 | 山西科腾环保科技有限公司 | 一种速凝剂及其制备方法 |
| CN103664034B (zh) * | 2013-11-15 | 2016-06-29 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种用于喷射混凝土的液体速凝剂、其制备方法和用途 |
| CN106153673A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-23 | 青神鑫统领建材有限公司 | 一种定性检测熟料中c3a活性的方法 |
| CN109320118B (zh) * | 2018-11-09 | 2021-12-28 | 中国水利水电第七工程局有限公司 | 一种干喷或者潮喷混凝土纳米级掺合料及其使用方法 |
| CN109265034B (zh) * | 2018-11-09 | 2021-12-28 | 中国水利水电第七工程局有限公司 | 一种湿喷混凝土纳米级掺合料及其使用方法 |
| CN110105012B (zh) * | 2019-05-06 | 2022-07-22 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种高性能喷射混凝土专用掺合料 |
| CN114262192A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 杭州华杰商品混凝土有限公司 | 一种高和易性隧道用混凝土及其制备方法 |
| CN115677264B (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-14 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 混凝土掺合料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-30 CN CN202211719604.2A patent/CN115677264B/zh active Active
-
2023
- 2023-03-24 WO PCT/CN2023/083641 patent/WO2024138911A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115677264A (zh) | 2023-02-03 |
| WO2024138911A1 (zh) | 2024-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115677264B (zh) | 混凝土掺合料及其制备方法 | |
| CN108046712B (zh) | 一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺 | |
| CN100558669C (zh) | 一种用于商品砂浆的复合型保水增稠材料及其使用方法 | |
| CN103113077B (zh) | 一种脱硫石膏混凝土 | |
| CN111807794A (zh) | 低温套筒灌浆料及制备方法 | |
| CN110845190A (zh) | 一种应用于湿法喷射施工的超高性能水泥基材料 | |
| CN108545975A (zh) | 一种喷射混凝土用改性微硅粉 | |
| CN103803918A (zh) | 一种掺有瓷粉废料的水泥基微膨胀裂缝修补砂浆及使用方法 | |
| CN114671644B (zh) | 一种高早强低回弹的高性能喷射混凝土及其制备方法 | |
| CN114213094B (zh) | 一种再生陶瓷粉地聚合物修补砂浆及其制备方法 | |
| CN113548841B (zh) | 一种路面基层加固用复合地聚合物砂浆注浆料及其制备方法 | |
| CN114605121B (zh) | 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法 | |
| CN114276114A (zh) | 一种早强快硬型抗渗裂缝修复材料 | |
| CN114276081A (zh) | 一种含钢渣的混凝土及其制备方法 | |
| CN111606625B (zh) | 一种c70高强度自密实混凝土配方及其制备方法 | |
| CN116477908B (zh) | 一种高应力隧道支护用快硬早强喷射混凝土、及其施工应用方法 | |
| CN116947429A (zh) | 固废源高活性粉体座浆料及其制备方法 | |
| CN116332555A (zh) | 喷射混凝土超早强低回弹外加剂及其制备方法和混凝土 | |
| CN107344835B (zh) | 一种机场水泥混凝土道面裂隙的封堵材料 | |
| CN115583827A (zh) | 一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法 | |
| CN115432979A (zh) | 一种用于富水环境下大断面隧道二衬自密实混凝土 | |
| CN114105556A (zh) | 一种高性能快凝早强混凝土及其制备方法 | |
| CN114853433A (zh) | 一种氟石膏复合胶凝材料及其制备方法 | |
| CN112174562A (zh) | 一种高强混凝土专用多功能掺合料组合物及其制备方法 | |
| CN111205054A (zh) | 一种三元胶凝体系支座砂浆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |