一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现阶段，随着我国的土木建筑工程的快速发展，尤其是公路、铁路等大型工程的不断开展，很多大型工程要穿越山区修建深埋长隧道工程，而高温高热的隧道环境是施工过程中最常见的施工条件，这也为施工带来了一定的困难。
[0003]在高温高热地段，围岩的初始温度很高，这也使喷射的混凝土处于高温高热环境中。在高温环境下，普通喷射混凝土的导热系数太大，容易产生失水加速，水泥水化不充分导致混凝土强度和粘性下降。
[0004]高地温隧道施工的一个重要要求就是快速施工，这样普通混凝土根本难以达到速凝的效果，即使加入一般速凝剂也很难达到要求，可能还会产生腐蚀、强度下降的不利影响。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决上述不足，提供了一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土及其制备方法。
[0006]本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现:一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，其特征在于:按Im3计所含原料及用量为:水泥300?400kg，细砂400?500kg，高炉重矿渣700?800kg，粉煤灰60?100kg，矾土熟料40?80kg，玄武岩纤维20?40kg，聚羧酸高性能减水剂3?5kg，铝酸盐速凝剂10?15kg，水180?250kg。
[0007]所述水泥为矿渣硅酸盐水泥，型号为P.S.A32.5。
[0008]所述粉煤灰采用II级粉煤灰，可以替代部分普通硅酸盐水泥作胶凝材料，改善混凝土拌合物的和易性，减少混凝土的收缩和开裂，减少混凝土养护中的水化热，很好地补偿混凝土的后期强度，并且通过对A1203、SO3含量的控制使其更加适宜高地温环境。
[0009]本发明选用高炉重矿渣作为粗骨料也是充分考虑到高地温的隧道环境，并分别对其所含的Al2O3和CaO量的控制达到更加能够耐高温、耐湿的要求。高炉重矿渣替代碎石作为粗骨料，也更为环保、经济。
[0010]所述玄武岩纤维是一种耐高温的添加剂，添加后能提高混凝土的强度，所以通过对玄武岩纤维量的控制既可以提高混凝土的耐高温性能也能改善其强度。
[0011]所述聚羧酸高性能减水剂掺量低、减水率高、收缩小，大幅度提高混凝土的早期、后期强度，特别是当氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。
[0012]所述铝酸盐速凝剂是最适合高温隧道环境的混凝土速凝剂，在此考虑到经济的因素我们可以选择铝酸钠速凝剂。
[0013]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤:
[0014](I)备料:准备好原材料，并检验所有原材料的质量是否达到要求；
[0015](2)混合搅拌:将矿渣水泥、细砂、II级粉煤灰、矾土熟料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂掺入强制式搅拌机搅拌，匀速搅拌2min，搅拌的同时加水搅拌均匀；
[0016](3)加入粗骨料:将作为粗骨料的高炉重矿渣掺入搅拌机中，匀速搅拌2.5min ；
[0017](4)加入铝酸盐速凝剂并喷射浇筑:将制得的混凝土装入喷射机时压缩空气，同时加入铝酸盐速凝剂，然后进行喷射浇筑并养护。
[0018]本发明与现有技术相比的优点是:本发明提供的高地温隧道支护喷射混凝土，与围岩紧密结合起来，使围岩整体达到稳定，同时又可以喷射混凝土层继续下一步施工。在高地温隧道环境下，凝固速度快，具有良好的耐热性能，同时强度不会降低，并且此种混凝土具有良好的抗渗、防开裂性能，能够达到施工要求。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明进一步详述。
[0020]实施例1
[0021]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，按Im3计，所含原料及用量为:水泥360kg、水200kg、细砂450kg、高炉重矿渣748kg、II级粉煤灰80kg、矾土熟料50kg、玄武岩纤维30kg、聚羧酸高性能减水剂4kg、铝酸盐速凝剂12kg。
[0022]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤:
[0023](I)备料:准备原材料，并检验所有原材料的质量是否达到要求；
[0024](2)混合搅拌:将矿渣水泥、高炉重矿渣、II级粉煤灰、矾土熟料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂掺入强制式搅拌机搅拌，匀速搅拌2min，搅拌的同时加水搅拌均匀。
[0025](3)加入粗骨料:将粗骨料掺入搅拌机中，匀速搅拌2.5min ；
[0026](4)加入铝酸盐速凝剂并喷射浇筑:将制得的混凝土装入喷射机时压缩空气同时加入铝酸盐速凝剂，然后进行喷射浇筑并养护。
[0027]实验表明黏土砖和高炉重矿渣骨料具有较好的耐热性能，再加入粉煤灰、矾土熟料后导热系数比普通混凝土降低了一半以上，同时玄武岩纤维的添加使其抗高温性更加显著提高。加入聚羧酸高性能减水剂4kg后能够提高混凝土的早期和后期强度，经测试强度可达30.SMPa0通过观察，其抗渗性和粘结性也提高很多。特别是高地温环境喷射混凝土添加铝酸钠速凝剂后，凝固时间显著减少，并且其它主要性能也无明显降低。
[0028]实施例2
[0029]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，按Im3计，所含原料及用量为:水泥300kg、水170kg、细砂500kg、高炉重矿渣800kg、II级粉煤灰80kg、矾土熟料50kg、玄武岩纤维20kg、聚羧酸高性能减水剂3kg、铝酸盐速凝剂10kg。
[0030]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤:
[0031](I)备料:准备原材料，并检验所有原材料的质量是否达到要求；
[0032](2)混合搅拌:将矿渣水泥、高炉重矿渣、II级粉煤灰、矾土熟料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂掺入强制式搅拌机搅拌，匀速搅拌2min，搅拌的同时加水搅拌均匀。
[0033](3)加入粗骨料:将粗骨料掺入搅拌机中，匀速搅拌2.5min ；
[0034](4)加入铝酸盐速凝剂并喷射浇筑:将制得的混凝土装入喷射机时压缩空气同时加入铝酸盐速凝剂，然后进行喷射浇筑并养护。
[0035]实施例3
[0036]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，按Im3计，所含原料及用量为:水泥400kg、水200kg、细砂400kg、高炉重矿渣700kg、II级粉煤灰60kg、矾土熟料40kg、玄武岩纤维40kg、聚羧酸高性能减水剂5kg、铝酸盐速凝剂15kg。
[0037]一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤:
[0038](I)备料:准备原材料，并检验所有原材料的质量是否达到要求；
[0039](2)混合搅拌:将矿渣水泥、高炉重矿渣、II级粉煤灰、矾土熟料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂掺入强制式搅拌机搅拌，匀速搅拌2min，搅拌的同时加水搅拌均匀。
[0040](3)加入粗骨料:将粗骨料掺入搅拌机中，匀速搅拌2.5min ；
[0041](4)将制得的混凝土装入喷射机时压缩空气同时加入铝酸盐速凝剂，然后进行喷射饶筑并养护。
[0042]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及实施例内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，其特征在于:按Im 3计所含原料及用量为:水泥300?400kg，细砂400?500kg，高炉重矿渔700?800kg，粉煤灰60?100kg，研!土熟料40?80kg，玄武岩纤维20?40kg，聚羧酸高性能减水剂3?5kg，招酸盐速凝剂10?15kg，水 180 ?250kg。2.根据权利要求1所述的一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，其特征在于:所述水泥为矿渣娃酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，其特征在于:所述粉煤灰米用II级粉煤灰。4.一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)备料:准备好原材料，并检验所有原材料的质量是否达到要求； (2)混合搅拌:将矿渣水泥、细砂、II级粉煤灰、矾土熟料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂掺入强制式搅拌机搅拌，勾速搅拌2min，搅拌的同时加水搅拌均勾； (3)加入粗骨料:将作为粗骨料的高炉重矿渣掺入搅拌机中，匀速搅拌2.5min ; (4)加入铝酸盐速凝剂并喷射浇筑:将制得的混凝土装入喷射机时压缩空气，同时加入铝酸盐速凝剂，然后进行喷射浇筑并养护。
【专利摘要】本发明公开了一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土，其特征在于，按1m3计所含原料及用量为：水泥300～400kg，细砂400～500kg，高炉重矿渣700～800kg，粉煤灰60～100kg，矾土熟料40～80kg，玄武岩纤维20～40kg，聚羧酸高性能减水剂3～5kg，铝酸盐速凝剂10～15kg，水180～250kg。其制备方法，包括以下步骤：备料；混合搅拌；加入粗骨料；加入铝酸盐速凝剂并喷射浇筑。本发明与现有技术相比的优点是：本发明提供的高地温隧道支护喷射混凝土，与围岩紧密结合起来，使围岩整体达到稳定，同时又可以喷射混凝土层继续下一步施工。在高地温隧道环境下，凝固速度快，具有良好的耐热性能，同时强度不会降低，并且此种混凝土具有良好的抗渗、防开裂性能，能够达到施工要求。
【IPC分类】C04B28/08
【公开号】CN105218048
【申请号】CN201510604950
【发明人】陈国庆, 李天斌, 刘辉, 苏增玉
【申请人】成都理工大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月18日