CN116102301B - 一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法，该混凝土包含以下原料：碳酸质隧道洞渣全级配骨料、同质性隧道洞渣石粉、富钙型胶凝组分、高活性激发剂、相变隔热组分、碳酸岩晶须韧性增强组分、减水剂和水。本发明利用隧道开挖过程中产生的碳酸质固体废弃物结合富钙型胶凝组分制备得到碳酸质地质聚合基喷射混凝土，实现碳酸质隧道洞渣的重复利用，结合相变隔热组分的隔热特性及碳酸岩晶须韧性增强组分的高韧性特征提升了喷射混凝土的变形协调特性，解决了喷射混凝土在高地热环境下强度降低、开裂脱落等问题，大大提高了高地热环境下喷射混凝土的服役寿命。

Description

一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备 方法
技术领域
本发明涉及隧道喷射混凝土材料领域，具体涉及一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法。
背景技术
高地热环境下，隧道喷射混凝土面临后期强度降低明显、粘结性能下降迅速、混凝土开裂等问题，当地热温度为80℃时，喷射混凝土的后期抗压强度降低50％左右，并失去粘结效果，最终导致喷射混凝土与围岩层间剥落。为使喷射混凝土更好地与围岩粘结，喷射混凝土一般要求初凝时间应小于5min，专利《一种喷射混凝土用低回弹低碱液体速凝剂及其制备方法(CN104193212A)》发明了一种喷射混凝土用低回弹低碱液体速凝剂，使喷射混凝土的初凝时间为3min，终凝时间为8min，并能有效降低喷射混凝土施工中的回弹量和粉尘量，但该发明制备速凝剂过程复杂、制作成本较高，且速凝剂的加入降低了喷射混凝土的后期强度。利用碳酸质地质聚合物凝结速率快的特点制备喷射混凝土，能够在不使用速凝剂的条件下满足喷射混凝土的快速凝结要求，专利《一种碱激发碳酸盐复合胶凝材料及其制备方法(CN102603217A)》发明了一种碱激发碳酸盐复合胶凝材料，初步实现了惰性碳酸质岩石的资源化利用，但制备得到的胶凝材料的强度较低，无法应用于喷射混凝土。专利《一种用于热害隧道施工的玄武岩纤维喷射混凝土(CN107226642A)》在原有的喷射混凝土基础上掺入一定量的玄武岩纤维和粉煤灰，发明了用于热害隧道的喷射混凝土，提高喷射混凝土的劈裂强度和粘结强度，但该发明仅考虑了高地热环境对喷射混凝土粘结性能和韧性的影响，并未考虑高地热环境造成的混凝土强度损失问题。专利《一种高地温隧道用高强喷射混凝土及其制备方法(CN110510954A)》采用低熔点水溶性PVA纤维，使得在混凝土在达到纤维熔点后，纤维融化，形成孔道便于高温下混凝土内部水汽的散失，大大增强了混凝土的内部粘聚力，具有导热系数低，抗渗性能好，界面粘结强度高，后期强度损失小的特点，但该方法制备的混凝土的隔热效果较地质聚合物混凝土并不显著，且纤维融化过程受环境影响大，混凝土性能不易控制。
目前隧道喷射混凝土尚存在以下问题：
(1)隧道固体废弃物未实现资源化利用：隧道开挖会产生大量的碳酸质固体废弃物，如石灰岩、白云岩等隧道洞渣，造成大量的自然资源浪费，目前还未实现隧道洞渣的资源化利用；
(2)高地热环境下的强度损失问题尚未提出合理的解决方案：目前专利中发明的高地热隧道喷射混凝土更多关注混凝土的抗裂性能，避重就轻，对于高地热环境下的强度损失问题还未提出合理的解决方法。
(3)未提出碳酸质地质聚合物混凝土在喷射混凝土中的应用方案。目前多以碳酸质地质聚合物胶凝材料为主，强度较低，对于碳酸质地质聚合基混凝土的相关研究较少，尚未应用在喷射混凝土中。
因此，如何利用碳酸质固体废弃物提供一种高地热环境下的隔热高韧性喷射混凝土是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法。本发明制备所得的喷射混凝土具有资源重复利用、无需添加速凝剂、隔热效果好，韧性高、后期强度无损失甚至增加的特点，解决了高地热环境下喷射混凝土强度损失，界面开裂等问题，大大提高了高地热环境下喷射混凝土的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，按重量份计，包括以下原料组分：碳酸质隧道洞渣全级配骨料1100～1600份、同质性隧道洞渣石粉200～400份、富钙型胶凝组分：高钙粉煤灰100～200份和超细矿渣粉200～400份、高活性激发剂30～60份、相变隔热组分400～600份、碳酸盐晶须韧性增强组分20～60份、减水剂0～5份和水150～200份。
采用上述技术方案的有益效果：本发明利用隧道开挖过程中产生的碳酸质固体废弃物结合富钙型胶凝组分制备得到碳酸质地质聚合基喷射混凝土，实现碳酸质隧道洞渣的重复利用，符合“取之于隧道、用之于隧道”的绿色施工理念，结合相变隔热组分的隔热特性及碳酸岩晶须韧性增强组分的高韧性特征提升了喷射混凝土的变形协调特性，并发挥出色的隔热效果，弥补了现有技术中喷射混凝土隔热、增韧无法兼顾的技术困难，由此制备得到用于高地热环境的碳酸质地质聚合基隔热高韧性喷射混凝土。
进一步的，所述碳酸质隧道洞渣全级配骨料为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物经破碎处理后得到的粒径为5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料与粒径为0.35mm～0.5mm且细度模数为2.8～3.2的碳酸质隧道洞渣细骨料(碳酸盐质机制砂)按(30～20)：(25～15)：(15～10)：(10～20)的质量比组成的连续级配骨料。
采用上述技术方案的有益效果：形成了硅铝质隧道洞渣制全级配骨料制备方法，实现了废弃洞渣的充分利用，取之于隧道，用之于隧道。
进一步的，所述同质性隧道洞渣石粉为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物经粉磨后得到的CaO<45％、6％<MgO<20％、直径在1μm～100μm范围的碳酸盐石粉。
采用上述技术方案的有益效果：本发明制得的碳酸盐石粉源自于隧道废弃洞渣，降低了隧道喷射混凝土的生产成本，且碳酸盐石粉的填充作用也能增强喷射混凝土的前期强度。
进一步的，所述高钙粉煤灰为燃烧褐煤、次烟煤而排放出CaO质量分数>10％的粉煤灰；所述超细矿渣粉为比表面积≥600m2/㎏，活性指数≥120％，细度D90在10μm以下的超细矿渣粉。
采用上述技术方案的有益效果：以高钙粉煤灰和超细矿渣粉制得的富钙胶凝组分配合碳酸盐石粉能够使喷射混凝土具有良好的界面结合能力以及出色的耐久性。
进一步的，所述高活性激发剂为将NaOH溶解在纳米晶核改性硅酸钠溶液中制得的模数为1.2～2的高活性激发剂；所述高活性激发剂中二氧化硅和氧化钠占溶液的总质量分数为20％～50％。
进一步的，所述纳米晶核改性硅酸钠溶液为固含量为20％～50％的C-S-H纳米晶核溶液与硅酸钠粉体经均匀混合后制得的浓度为15mol/L～20mol/L的纳米晶核改性硅酸钠溶液。
采用上述技术方案的有益效果：纳米晶核改性硅酸盐溶液加强了富钙胶凝组分的溶解-结晶能力，使碳酸质地质聚合物体系的水化反应活性接近纯水泥体系，进一步强化了碳酸质地质地质聚合物喷射混凝土的强度。
进一步的，所述相变隔热组分为相变粘土陶粒与玻璃微珠按(10～20):(1～5)质量比混合而成的低导热材料。
进一步的，所述相变粘土陶粒的制作方法为：对直径为10mm～20mm的粘土陶粒采用真空泵进行真空处理10min，后将粘土陶粒浸润于硬脂酸丁酯溶液中10min，使粘土陶粒充分吸收硬脂酸丁酯溶液，制得相变粘土陶粒。
采用上述技术方案的有益效果：在粘土陶粒的低导热系数基础上，在表面附着一层硬脂酸丁酯能够进一步降低粘土陶粒的导热系数，使碳酸质地质聚合物喷射混凝土的隔热效果达到要求。
进一步的，所述碳酸盐晶须韧性增强组分为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物处理后得到的直径0.5μm～1.2μm的碳酸盐晶须。
采用上述技术方案的有益效果：采用与喷射混凝土中的粗细骨料和石粉相同组分的碳酸盐晶须能够极大程度保证喷射混凝土硬化后的变形协调特性，且碳酸盐晶须强化了碳酸质地质聚合物喷射混凝土的韧性，增加了喷射混凝土的吸能效果，提升抗裂特性。
进一步的，所述碳酸盐洞渣废弃物包括但不限于隧道开挖过程中产生的石灰岩、白云岩等由方解石、白云石等自生碳酸盐矿物组成的岩石，优选的，碳酸盐晶须应选用施工隧道开挖过程中产生的碳酸质岩石进行制备。
本发明还公开了一种上述碳酸质隧道洞渣地聚物隔热高韧性喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将同质性隧道洞渣石粉、碳酸质隧道洞渣全级配骨料、富钙胶凝组分、相变隔热组分、2/3的碳酸盐晶须韧性增强组分、高活性激发剂、减水剂和水倒入搅拌机以30r/min的速率持续搅拌2min，再将剩余1/3碳酸盐晶须韧性增强组分加入基料中持续搅拌5min，待物料混合均匀后制得碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土。
一种上述碳酸质隧道洞渣地聚物隔热高韧性喷射混凝土的施工方法：将制备的新拌碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土采用隧道湿喷工艺通过喷射管道喷向开挖后的隧道岩面，新拌的碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土在5min完成初凝，并持续喷雾保持潮湿状态养护不少于7d，在隧道岩面形成初期支护。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土及其制备方法，具有以下有益效果：
1、实现碳酸质地质聚合物混凝土在喷射混凝土领域的应用：本发明将碳酸质隧道洞渣地质聚合物混凝土在常规浇筑过程中的凝结速率快、不方便施工等问题转变为喷射混凝土中无需速凝剂即可满足喷射混凝土初凝时间在5min以内要求的优势，减少了速凝剂用量，并且依托“取之于隧道，用之于隧道”的绿色施工理念，利用隧道洞渣作为地质聚合物混凝土原材料，实现了固体废弃物的资源化利用，极大降低了制备成本；
2、具有良好的隔热效果，高地温环境下无强度损失：本发明制备的喷射混凝土相较于常规混凝土的导热系数降低了86.7％～94.1％，说明本发明采用的相变隔热组分降低了喷射混凝土的导热系数，使热量无法在混凝土内部传递，具有良好的隔热作用，从根本上避免了高温对喷射混凝土内部材料的影响，减少了喷射混凝土内部水分的蒸发，喷射混凝土在80℃高地热环境下的抗压强度与20℃时的抗压强度和粘结强度几乎没有损失，且由于高钙粉煤灰使地质聚合物生成了斜三方钙石等其他物相，在高地热环境下反而提升了喷射混凝土的后期强度；
3、高韧性提供了良好的变形协调特性：本发明制备的隔热高韧性地聚物喷射混凝土的极限拉伸应变由常规喷射混凝土的0.1％～0.2％增加到0.5％～0.7％，说明本发明制备的喷射混凝土在碳酸盐晶须韧性增强组分在喷射混凝土内部起到桥接作用，提升了喷射混凝土的粘结和抗裂性能，并强化了喷射混凝土的变形协调特性，使喷射混凝土具有良好隔热效果的同时具有高韧性特征，良好的变形协调特性避免了因围岩形变和喷射混凝土收缩导致的粘结性能降低问题。
具体实施方式
下面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。
本发明设计一种碳酸质隧道洞渣地聚物隔热高韧性喷射混凝土，原料具体为：碳酸质隧道洞渣全级配骨料1100kg/m3～1600kg/m3、同质性隧道洞渣石粉200kg/m3～400kg/m3、富钙型胶凝组分包括高钙粉煤灰100kg/m3～200kg/m3和超细矿渣粉200kg/m3～400kg/m3、高活性激发剂30kg/m3～60kg/m3、相变隔热组分400kg/m3～600kg/m3、碳酸盐晶须韧性增强组分20kg/m3～60kg/m3、减水剂0kg/m3～5kg/m3和水150kg/m3～200kg/m3。
实施例1
一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，原料配合比如下：
1m3喷射混凝土所含原料质量分别为：碳酸质隧道洞渣全级配骨料1350kg(碳酸质隧道洞渣细骨料550kg、隧道洞渣生产的粒径为5mm～10mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料240kg、隧道洞渣生产的粒径为10mm～15mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料360kg、隧道洞渣生产的粒径为10mm～15mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料200kg)、同质性隧道洞渣石粉210kg、CaO质量分数为20％的高钙粉煤灰100kg、超细矿渣粉300kg(比表面积为700m2/㎏、活性指数为120％、细度D90为10μm)、高活性激发剂36kg、相变粘土颗粒400kg、玻璃微珠40kg、同质性晶须韧性增强组分24kg、ZM-1B萘系高效减水剂1kg、水180kg。
制备方法按照以下步骤实施：
步骤一：实际调研判定施工隧道岩体的主体岩性为石灰岩，将隧道开挖过程中产生的石灰岩洞渣废弃物经破碎处理后得到的粒径为5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm的石灰岩隧道洞渣粗骨料与粒径为0.35mm～0.5mm且细度模数为2.8的石灰岩隧道洞渣细骨料；
将隧道开挖过程中产生的石灰岩洞渣废弃物经粉磨得到CaO含量为40％、MgO含量为15％、平均直径为50μm的石灰岩隧道洞渣石粉；
将隧道开挖过程中产生的石灰岩洞渣废弃物处理后得到直径1.0μm的碳酸盐晶须；
步骤二：制备高活性激发剂，将NaOH溶解在纳米晶核改性硅酸钠溶液中制得的模数为1.4、浓度为30％的高活性激发剂；
步骤三：制备相变隔热组分，对直径10mm～20mm的粘土陶粒采用真空泵以0.08MPa的真空度真空处理10min，后将粘土陶粒骨料浸润于硬脂酸丁酯溶液中10min，待粘土陶粒充分吸收硬脂酸丁酯溶液后取出，静置于室温下直至粘土陶粒吸收的硬脂酸丁酯充分固结，制得相变粘土陶粒，并按相变粘土陶粒和平均粒径为100μm的玻璃微珠按10：1的比例均匀混合制得相变隔热组分；
步骤四：将碳酸质隧道洞渣全级配骨料、同质性隧道洞渣石粉、富钙胶凝组分、相变隔热组分、2/3的碳酸盐晶须韧性增强组分和高活性激发剂倒入搅拌机以30r/min的速率持续搅拌2min，再将剩余1/3碳酸盐晶须韧性增强组分加入基料中持续搅拌5min，待物料混合均匀后制得新拌的碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土。
施工方法：将制备的新拌碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土采用隧道湿喷工艺通过喷射管道喷向开挖后的隧道岩面，新拌碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土在5min完成初凝，并持续喷雾保持潮湿状态养护不少于7d，在隧道岩面形成初期支护。
实施例2
一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，原料配合比如下：
1m3喷射混凝土所含原料质量分别为：碳酸质隧道洞渣全级配骨料1330kg(碳酸质隧道洞渣细骨料500kg、隧道洞渣生产粒径为5mm～10mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料250kg、隧道洞渣生产粒径为10mm～15mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料300kg、隧道洞渣生产粒径为10mm～15mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料280kg)、同质性隧道洞渣石粉210kg、CaO质量分数为20％的高钙粉煤灰120kg、超细矿渣粉(比表面积为700m2/㎏，活性指数为120％的，细度D90为10μm)280kg、高活性激发剂40kg、相变粘土颗粒400kg、玻璃微珠40kg、同质性晶须韧性增强组分24kg、ZM-1B萘系高效减水剂2kg、水190kg。
制备方法按照以下步骤实施：
步骤一：实际调研判定施工隧道岩体的主体岩性为白云岩，将隧道开挖过程中产生的白云岩洞渣废弃物经破碎处理后得到的粒径为5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm的白云岩隧道洞渣粗骨料与粒径为0.35mm～0.5mm且细度模数为2.8的白云岩隧道洞渣细骨料；
将隧道开挖过程中产生的白云岩洞渣废弃物经粉磨得到CaO含量为35％、MgO含量为10％、平均直径为50μm的白云岩隧道洞渣石粉；
将隧道开挖过程中产生的白云岩洞渣废弃物处理后得到直径0.8μm的碳酸盐晶须；
步骤二：制备高活性激发剂，将NaOH溶解在纳米晶核改性硅酸钠溶液中制得的模数为1.3、浓度为35％的高活性激发剂；
步骤三：制备相变隔热组分，对直径10mm～20mm的粘土陶粒采用真空泵以0.08MPa的真空度真空处理10min，后将粘土陶粒骨料浸润于硬脂酸丁酯溶液中10min，待粘土陶粒充分吸收硬脂酸丁酯溶液后取出，静置于室温下直至粘土陶粒吸收的硬脂酸丁酯充分固结，制得相变粘土陶粒，并按相变粘土陶粒和平均粒径为100μm的玻璃微珠按10：1的比例均匀混合制得相变隔热组分；
步骤四：将碳酸质隧道洞渣全级配骨料、同质性隧道洞渣石粉、富钙胶凝组分、相变隔热组分、2/3的碳酸盐晶须韧性增强组分和高活性激发剂倒入搅拌机以30r/min的速率持续搅拌2min，再将剩余1/3碳酸盐晶须韧性增强组分加入基料中持续搅拌5min，待物料混合均匀后制得新拌的碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土。
施工方法：将制备的新拌碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土采用隧道湿喷工艺通过喷射管道喷向开挖后的隧道岩面，新拌碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土在5min完成初凝，并持续喷雾保持潮湿状态养护不少于7d，在隧道岩面形成初期支护。
对比例1
一种喷射混凝土的制备方法，原料配比如下：
1m3喷射混凝土所含原料质量分别为：P·O42.5普通硅酸盐水泥300kg；F类Ⅰ级粉煤灰100kg；河砂520kg；5mm～20mm粗骨料1368kg；水144kg；ZM-1B萘系高效减水剂3kg；SBT-SNⅠ无碱液体速凝剂20kg。
制备方法按照以下步骤实施：
步骤一：将水泥、粉煤灰、河砂、粗骨料、减水剂、速凝剂和水进行搅拌混合至物料混合均匀，得新拌喷射混凝土；
步骤二：将制备的新拌喷射混凝土通过喷射管道喷向开挖后的隧道岩面，新拌喷射混凝土在5min内完成初凝，并在终凝1h～2h内喷雾，保持潮湿状态养护不少于7d，在隧道岩面形成初期支护。
对比例2
一种喷射混凝土的制备方法，原料配比如下：
1m3喷射混凝土所含原料质量分别为：P·O42.5普通硅酸盐水泥385kg；F类Ⅰ级粉煤灰100kg；河砂872kg；5mm～20mm粗骨料872kg；水146kg；ZM-1B萘系高效减水剂4kg；SBT-SNⅠ无碱液体速凝剂24kg。
制备方法按照以下步骤实施：
步骤一：将水泥、粉煤灰、河砂、粗骨料、减水剂、速凝剂和水进行搅拌混合至物料混合均匀，得新拌喷射混凝土；
步骤二：将制备的新拌喷射混凝土通过喷射管道喷向开挖后的隧道岩面，新拌喷射混凝土在5min内完成初凝，并在终凝1h～2h内喷雾，保持潮湿状态养护不少于7d，在隧道岩面形成初期支护。
表1为根据本发明的一种碳酸质地质聚合基隔热高韧性喷射混凝土提供的不同实施例，各实施例和对比例配置的喷射混凝土在标准养护条件下均满足C40强度等级要求，以此对比本发明碳酸质地聚物隔热高韧性喷射混凝土在高地热环境下的性能，各实施例中不同部位的原材料配合比见表1。
表1实施例1-2和对比例1-2喷射混凝土配合比
表2是对实施例1～2和对比例1～2喷射混凝土在地热温度分别为20℃和80℃的环境下支护养护28天后的混凝土取样，并对每个养护时间的混凝土分别进行抗压强度、粘结强度、导热系数和极限拉伸应变试验，其中，抗压强度测试过程按照GB-T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行；与围岩粘结强度采用采用拉力器直接对钻取的喷射混凝土—岩石试样进行拉拔。
表2喷射混凝土性能测试结果
由表2可知，本发明制备的碳酸质地聚物隔热高韧性喷射混凝土较常规喷射混凝土的导热系数降低了86.7％～94.1％，说明通过本发明制备的喷射混凝土具有良好的隔热作用，从根本上避免了高温对喷射混凝土内部材料的影响，减少了喷射混凝土内部水分的蒸发，从而使喷射混凝土在80℃高地热环境下的抗压强度与20℃时的抗压强度和粘结强度几乎没有损失，且由于高钙粉煤灰使地质聚合物生成了斜三方钙石等其他物相，在高地热环境下反而提升了喷射混凝土的后期强度。同时，本发明制备的地聚物隔热高韧性喷射混凝土的极限拉伸应变由常规喷射混凝土的0.1％～0.2％增加到0.5％～0.7％，说明本发明制备的喷射混凝土具有良好隔热效果的同时具有高韧性特征，良好的变形协调特性避免了因围岩形变和喷射混凝土收缩导致的粘结性能降低问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：碳酸质隧道洞渣全级配骨料1100~1600份、同质性隧道洞渣石粉200~400份、富钙型胶凝组分包括高钙粉煤灰100~200份和超细矿渣粉200~400份、高活性激发剂30~60份、相变隔热组分400~600份、碳酸盐晶须韧性增强组分20~60份、减水剂0~5份和水150~200份，无需添加速凝剂；
所述碳酸质隧道洞渣全级配骨料为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物经破碎处理后得到的粒径为5mm~10mm、10mm~15mm和15mm~20mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料与粒径为0.35mm~0.5mm且细度模数为2.8~3.2的碳酸质隧道洞渣细骨料；
所述同质性隧道洞渣石粉为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物经粉磨后得到的CaO<45%、6%<MgO<20%的碳酸盐石粉；
所述高活性激发剂为将NaOH溶解在纳米晶核改性硅酸钠溶液中制得的模数为1.2~2的高活性激发剂；
所述碳酸盐晶须韧性增强组分为隧道开挖过程中产生的碳酸盐洞渣废弃物处理后得到的直径0.5μm~1.2μm的碳酸盐晶须。
2.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述碳酸质隧道洞渣全级配骨料中粒径为5mm~10mm、10mm~15mm和15mm~20mm的碳酸质隧道洞渣粗骨料与粒径为0.35mm~0.5mm且细度模数为2.8~3.2的碳酸质隧道洞渣细骨料的质量比为（30~20）：（25~15）：（15~10）：（10~20）。
3.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述同质性隧道洞渣石粉的直径为1μm~100μm。
4.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述高钙粉煤灰为燃烧褐煤、次烟煤而排放出CaO质量分数>10%的粉煤灰；所述超细矿渣粉为比表面积≥600m2/㎏，活性指数≥120%，细度D90在10μm以下的超细矿渣粉。
5.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述高活性激发剂中二氧化硅和氧化钠占溶液的总质量分数为20%~50%。
6.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述纳米晶核改性硅酸钠溶液为固含量为20%~50%的C-S-H纳米晶核溶液与硅酸钠粉体经均匀混合后制得的浓度为15mol/L~20mol/L的纳米晶核改性硅酸钠溶液。
7.根据权利要求1所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述相变隔热组分为相变粘土陶粒与玻璃微珠按(10～20）:(1～5)的质量比混合而成的低导热材料。
8.根据权利要求7所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土，其特征在于，所述相变粘土陶粒的制作方法为：对直径为10mm~20mm的粘土陶粒采用真空泵进行真空处理10min，后将粘土陶粒浸润于硬脂酸丁酯溶液中10min，使粘土陶粒充分吸收硬脂酸丁酯溶液，制得相变粘土陶粒。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种隔热高韧性碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将同质性隧道洞渣石粉、碳酸质隧道洞渣全级配骨料、富钙型胶凝组分、相变隔热组分、2/3的碳酸盐晶须韧性增强组分、高活性激发剂、减水剂和水倒入搅拌机持续混合搅拌2min，再将剩余1/3碳酸盐晶须韧性增强组分加入基料中持续搅拌5min，待物料混合均匀后制得碳酸质隧道洞渣地聚物喷射混凝土。
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